内存分区

在学习C语言的过程中，了解内存分区有助于理解程序中变量的存储和生命周期。C语言程序在运行时，内存通常分为以下几个主要区域：

栈（Stack）

• 栈是自动分配和回收内存空间的区域，用于存储函数调用时创建的局部变量、函数参数以及返回地址等信息。

• 当函数被调用时，局部变量在其作用域内创建并压入栈中；当函数执行结束或返回时，这些变量从栈中弹出并销毁。

void func() {
    int localVar;
    // localVar在此时被分配在栈上
}

堆（Heap）

• 堆是由程序员手动管理的内存区域，通过malloc()、calloc()、realloc()等动态内存分配函数申请，并通过free()释放。

• 在堆上分配的内存直到显式地使用free()函数释放之前，其内容会一直存在。

int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
if (p != NULL) {
    *p = 42; // 分配到堆上的内存可以保存数据
    // 使用完后需要释放
    free(p);
}

全局/静态存储区（Static Storage Area / Data Segment）

• 包括全局变量和静态变量。它们在程序开始运行前就已经被分配了内存，并且在整个程序运行期间都有效。

• 全局变量在整个程序范围内可见，而静态局部变量只在定义它的函数内部可见，但其生命周期与全局变量相同。

static int staticLocalVar; // 静态局部变量
int globalVar; // 全局变量

void func() {
    static int anotherStaticVar; // 另一个静态局部变量
}

常量存储区（Read-Only Memory Segment / Text Segment）

• 存储字符串字面量和编译时常量。这些值在程序运行期间不可修改。

• 对于C语言来说，字符串字面量实际上是在静态存储区的一个特殊部分，但在逻辑上我们可以将其视为独立的区域。

const int constantValue = 100; // 编译时常量，存放在静态存储区
char str[] = "Hello, World!"; // 字符串字面量，也存放在静态存储区

代码区（Text Segment）

• 存放可执行机器指令的部分，包括函数体中的所有指令。

总结：在C语言编程中，不同类型的变量根据其声明的位置和方式，会被存储在不同的内存区域中，这决定了它们的作用范围、生命周期和访问特性。理解这些内存分区对防止内存泄漏、栈溢出等问题至关重要。

变量

普通局部变量（Automatic Variables）

定义形式：

void someFunction() {
    int localVar; // 普通局部变量的定义
    localVar = 42; // 初始化或赋值
    // 此变量只在someFunction函数内部有效
}

特点：

• 定义在函数内，作用域仅限于该函数内部。

• 生命周期从声明时开始，到函数执行结束时销毁。

• 每次函数调用都会创建新的实例。

• 内存区域：栈。

普通全局变量（External Variables）

定义形式： 

int globalVar = 0; // 普通全局变量的定义与初始化

void anotherFunction() {
    // 可以直接访问globalVar
    globalVar++;
}

int main() {
    anotherFunction();
    return 0;
}

特点：

• 定义在所有函数外部，作用域为整个文件（或者通过extern关键字在其他文件中使用）。

• 生命周期从程序开始运行直到程序结束。

• 对于任何函数来说都是可见的，除非被同名的局部变量遮蔽。

• 内存区域：全局/静态存储区。

静态局部变量（Static Local Variables）

定义形式：

void someFunction() {
    static int staticLocalVar = 0; // 静态局部变量的定义与初始化

    staticLocalVar++;
    printf("staticLocalVar: %d\n", staticLocalVar);
    // 此变量在整个程序运行期间只会有一个实例，并且每次函数退出后其值会被保留
}

特点：

• 定义在函数内部，但使用了static关键字修饰。

• 作用域仍然限制在该函数内部，但其生命周期从定义时开始，直至程序结束，即不会因函数退出而销毁。

• 函数每次调用时不会重新初始化该变量，而是继续上次调用后的值。

• 内存区域：全局/静态存储区。

静态全局变量（Static External Variables）

定义形式： 

static int staticGlobalVar = 0; // 静态全局变量的定义与初始化

void anotherFunction() {
    staticGlobalVar++;
}

int main() {
    anotherFunction();
    return 0;
}

特点：

• 定义在所有函数外部，同时使用了static关键字修饰。

• 作用域局限于当前编译单元（即定义它的源代码文件），在其他文件中不能直接访问。

• 生命周期从程序开始运行直到程序结束，其行为类似于全局变量，但是具有内部链接属性，即只对当前文件内的函数可见和可修改。

• 内存区域：全局/静态存储区。

函数

在C语言中，全局函数和静态函数都是函数定义的两种不同形式，它们的区别主要在于作用域和链接性。

全局函数（Global Function）

定义形式： 

// 在任何函数外部定义的函数即为全局函数
void globalFunction() {
    // 函数体...
}

• 作用域：全局函数在整个程序范围内可见，这意味着它可以被本文件中的其他函数以及包含该函数声明的其他文件调用。

• 链接性：全局函数默认具有外部链接（external linkage），这意味着它不仅在当前源文件内可以被访问，在包含了该函数声明的其他源文件中也可以被调用。

静态函数（Static Function）

定义形式：

// 使用static关键字修饰的函数称为静态函数
static void staticFunction() {
    // 函数体...
}

• 作用域：静态函数的作用域仅限于定义它的编译单元（即当前源文件）。即使在其他文件中使用extern关键字也无法直接引用或调用静态函数。

• 链接性：静态函数具有内部链接（internal linkage），这意味着在同一源文件内的其他函数可以访问它，但在其他源文件中不能直接访问。因此，静态函数有助于实现封装，减少命名冲突，并避免不必要的全局依赖。

总结起来，全局函数是跨文件共享的，而静态函数则是局部于其所在文件的。同时，静态函数在内存分配上也有所不同，每个源文件中的静态函数只有一份实例，而不是每次调用时都创建新的副本。