C 语言内存布局深度剖析：从栈到堆，你真的了解吗？

高地址  +------------------+       |    环境变量区    | ← 环境变量（房间的空气）       +------------------+       |    命令行参数区  | ← 命令行参数（入户门）       +------------------+       |       栈区       | ← 函数调用，局部变量       |                  |       +------------------+       |       ↓↓↓        | ← 栈向下增长       |                  |       +------------------+       |       自由       | ← 未使用的内存空间       |                  |       +------------------+       |       ↑↑↑        | ← 堆向上增长       |                  |       +------------------+       |       堆区       | ← 动态分配内存       |                  |       +------------------+       |    未初始化数据段 | ← 未初始化的全局变量       |     (BSS段)      |       +------------------+       |    已初始化数据段 | ← 已初始化的全局变量       |     (Data段)     |       +------------------+低地址  |     代码段       | ← 程序的指令代码       +------------------+

void 做个菜() {    int 西红柿 = 2;    // 放在栈上的局部变量    int 鸡蛋 = 3;      // 也在栈上        // 函数结束，西红柿和鸡蛋自动被"收拾"掉}
int main() {    做个菜();    // 这里已经吃不到"西红柿"和"鸡蛋"了，它们已经被收拾走了    return 0;}

#include <stdlib.h>
int main() {    // 在堆上申请存放10个整数的空间    int *动态数组 = (int*)malloc(10 * sizeof(int));        if (动态数组 != NULL) {        动态数组[0] = 42;  // 使用堆内存                // 用完记得"收拾"！不然就内存泄漏了        free(动态数组);    }        return 0;}

#include <stdio.h>
// 已初始化的全局变量（放在已初始化数据段 Data段）int 组装好的沙发 = 100;
// 未初始化的全局变量（放在BSS段，自动初始化为0）int 未组装的桌子;
int main() {    // 静态局部变量，也存在 Data 段，但作用域在函数内    static int 固定电视 = 50;        printf("未组装的桌子值是: %d\n", 未组装的桌子);  // 输出0        return 0;}

int main(int argc, char *argv[]) {    // argc：带了几件东西进来    // argv：每件东西的名字    printf("程序名: %s\n", argv[0]);    printf("第一个参数: %s\n", argv[1]);    return 0;}

命令行终端 -> 操作系统 -> 程序main函数 -> argv数组

if (argc < 2) {    printf("使用方法: %s 参数1 [参数2]\n", argv[0]);    return 1;  // 返回错误码}

#include <stdlib.h>
int main() {    // 获取环境变量    char *主人名字 = getenv("USERNAME");    if (主人名字) {        printf("欢迎回家，%s!\n", 主人名字);    }
    // 设置环境变量    putenv("MOOD=开心");
    return 0;}

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
// 方法一：使用标准C库函数（可移植性更好）int main() {    // 获取环境变量的第三个参数    extern char **environ;        printf("==== 所有环境变量 ====\n");    for (char **env = environ; *env != NULL; env++) {        printf("%s\n", *env);    }        return 0;}
// 方法二：也可以通过 main 函数的第三个参数获取// int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) {//     for (int i = 0; envp[i] != NULL; i++) {//         printf("%s\n", envp[i]);//     }//     return 0;// }

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
// 全局区：厨房的固定设备int 炉灶 = 1;  // 已初始化数据段int 水槽;      // BSS段，自动初始化为0
void 炒菜(int 食材) {    // 栈区：临时工作台    int 热油 = 100;    int 调料 = 5;        printf("用%d号炉灶炒一道菜，放了%d份调料\n", 炉灶, 调料);}
int main() {    // 栈区：主厨的工作台    int 菜单计划 = 10;        // 堆区：临时采购的食材（动态分配）    int *采购清单 = (int*)malloc(菜单计划 * sizeof(int));        if (采购清单 != NULL) {        采购清单[0] = 西红柿;        采购清单[1] = 鸡蛋;                // 用采购的食材做菜        炒菜(采购清单[0]);                // 清理采购清单（释放堆内存）        free(采购清单);    }        return 0;}

void 堆满工作台() {    // 递归调用自己，不设终止条件    char 大数组[1000000];  // 局部大数组，占用大量栈空间    堆满工作台();  // 无限递归，最终栈溢出}

void 储物间不清理() {    int *物品 = (int*)malloc(100 * sizeof(int));    // 使用物品...
    // 糟糕，忘记 free(物品) 了！    // 这块内存永远无法被回收}

int *制造悬空指针() {    int 本地变量 = 10;  // 栈上变量    return &本地变量;   // 返回局部变量地址，函数结束后这个地址就无效了}

printf("变量地址: %p, 值: %d\n", (void*)&变量, 变量);

# 编译时加入调试信息gcc -g 程序.c -o 程序
# 用Valgrind运行valgrind --leak-check=full ./程序

gcc -Wall -Wextra -Werror 程序.c -o 程序

#include <assert.h>
void 使用断言() {    int *指针 = malloc(sizeof(int));    assert(指针 != NULL);  // 如果分配失败，程序会立即停止并报错
    *指针 = 42;    free(指针);}

int *搞个大事情() {    static int 老王家的电视 = 100;    int 我家的电视 = 200;
    if (rand() % 2) {        return &老王家的电视;  // A 路径    } else {        return &我家的电视;    // B 路径    }}

struct 学生 {    char 姓名[20];    int 年龄;    float 成绩;};