C中儲存空間、變數的使用

現在工作只能使用公司的電腦，不能帶手機、儲存器，而且不能上傳資料，因此有一段時間沒更新百家了。

過節這幾天又不能出去，因為新病毒的原因，所以抽個時間來聊聊C語言中的儲存空間的話題。

在C中，程式與資料的儲存是放在非易失性儲存器，例如硬碟、FLASH等，而呼叫一般是在記憶體中進行。記憶體一般又分為：堆、棧、全域性變數和常量四大塊（實際上還有程式碼區，我們這不討論），在程式執行中，不斷的對記憶體進行呼叫。為什麼分為這四塊？因為，在作為非易失性儲存的時候，這四塊在這類儲存器中是實際佔用空間的。全域性變數空間，主要包含全域性變數和靜態變數，會實際影響FLASH的佔用空間，而區域性變數和函式引數在棧中呼叫，呼叫後就清空，自然不會佔用FLASH的空間。下面試驗證明一下：

（注：這是在Eclipse上的migwin做的測試，其它編譯器或環境可能會有差異）

這裡我寫了一個簡單的主函式，看看生成的可執行檔案有多大？

可以看到佔了40786位元組

再定義一個區域性變數

這時候還可以看到，可執行檔案沒有變化依舊是40786位元組

接下來，定義一個全域性變數

此時可執行檔案增加了18位元組，變為40804位元組

再定義一個區域性靜態變數，又增加了18位元組，變成了40822位元組

從這裡有可能意識到，區域性靜態變數是一種全域性變數的存在，而全域性變數會佔用最終二進位制檔案的空間，使其變大，而區域性變數則不會影響最終二進位制檔案的大小（這裡沒測試函式的引數，大家有興趣可以測一下，和區域性變數一樣，是不佔用二進位制檔案的空間的）。

但區域性變數和函式引數是由棧來呼叫，因此，棧的空間大小會決定二進位制檔案的大小。下面用一個小程式來看看區域性變數和區域性靜態變數的區別：

先看看區域性變數：

由於返回的是區域性變數的地址，這個空間是在棧區，意味著程式執行完，這個地址內容就被收回了，第一個p肯定是沒有內容的（有些編譯器出來是亂碼，也就是隨機值）。有意思的是，第二個p重新賦了值，但打印出來依舊是沒有數值的，可能這個編譯器隨時都收回棧空間。

現在將a 改為靜態變數

可以看到，對p的操作，也就是對a進行了操作，值也沒有被回收

這就產生了一個對記憶體進行最佳化的問題，使用全域性變數和靜態變數可以很好地對一些共享資料進行操作，但這些變數在明顯的佔用FLASH的空間，以及記憶體的全域性變數空間，有沒有用的時候來申請，用完了就釋放的空間呢，這就是堆的作用了。

堆是給程式設計師用來手動分配和釋放的空間，這樣一些較大的共享資料就可以透過堆來操作，而堆也是一個固定的大小，用完釋放，這樣就不存在大量的全域性變數佔用儲存空間的問題，但小心的是，一但申請後如果不釋放，會有溢位的風險。現在測試一下

剛剛測試的程式已經達到41034位元組

接下來使用堆

這一次，test1只用來分配一個堆空間，然後對p來進行操作，可以看到同樣的地址和字串的變化，大小呢？變成了41192個位元組

還變大了？這是因為上一個程式沒有使用堆，編譯器可能沒有分配堆空間，但在MCU上操作時堆空間是已經定義好的。所以程式變大了不是重點，重點是，如果將temp再分大了會怎樣？例如這樣

再看可執行檔案的大小，依舊是41192個位元組

再看看靜態1000個數組呢？

已經變成了42069位元組

這篇文章主要是介紹一下棧、堆的使用，以及全域性變數，靜態區域性變數對空間的影響。arm和PC機的編譯環境和資源還是很不一樣，包括最佳化選項的選擇，但原理是相通的。因此，資源有限的情況下，對程式碼、變數的手動最佳化還是很有必要的，僅供閱者參考