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C++程序内存的各种变量存储区域和各个区域详解

2018-03-11

楔子

一个可执行程序文件需要在计算机硬件上运行起来，其实质就是静态的文件被加载到内存中的过程，可执行程序文件只是一个程序的载体。那么执行一个应用后，它在内存中是一个怎样的结构呢，请关注今天的走进科学——

《C/C++ 程序内存结构》。

动&静

一个程序被加载到内存中，这块内存首先就存在两种属性：静态分配内存和动态分配内存。

静态分配内存：是在程序编译和链接时就确定好的内存。

动态分配内存：是在程序加载、调入、执行的时候分配/回收的内存。Text & Data & Bss

?.text：也称为代码段(Code)，用来存放程序执行代码，同时也可能会包含一些常量(如一些字符串常量等）。该段内存为静态分配，只读(某些架构可能允许修改)。

这块内存是共享的,当有多个相同进程(Process)存在时，共用同一个text 段。

?.data：也有的地方叫GVAR(global value)，用来存放程序中已经初始化的非零全局变量。静态分配。

?data又可分为读写（RW）区域和只读（RO）区域。

-> RO段保存常量所以也被称为.constdata

-> RW段则是普通非常全局变量，静态变量就在其中

?.bss：存放程序中为初始化的和零值全局变量。静态分配，在程序开始时通常会被清零。

text和data段都在可执行文件中，由系统从可执行文件中加载；而bss段不在可执行文件中，由系统初始化。这三段内存就组成了我们编写的程序的本体，但是一个程序运行起来，还需要更多的数据和数据间的交互，否则这个程序就是死的，无用的。所以我们还需要为更多的数据和数据交互提供一块内存——

堆栈。

堆栈（Heap& Stack）

堆和栈都是动态分配内存，两者空间大小都是可变的。

?Stack：栈，存放Automatic Variables，按内存地址由高到低方向生长，其最大大小由编译时确定，速度快，但自由性差，最大空间不大。

?Heap：堆，自由申请的空间，按内存地址由低到高方向生长，其大小由系统内存/虚拟内存上限决定，速度较慢，但自由性大，可用空间大。

每个线程都会有自己的栈，但是堆空间是共用的。

Tips：

char* p = new char[20];

// 这行代码在Heap中开辟了20个char长度的空间，同时在Stack上压入了p，

// 指针变量p存在于栈上，其值为刚刚在堆上开辟的空间的首地址。

图解

在 sw-at的博客上扒了一张图，这张图中所示内存空间，地址由下往上增长，分别标示了.text、.data、.bss、stack和heap的内存分部情况。

我们可以看到：

?text、data(gvar)、bss 在内存中地址较低低的位置（low level address），而堆栈则在相对较搞的位置。

?堆(Heap)往高地址方向生长，栈(Stack)往低地址方向生长。

在C\C++中，通常可以把内存理解为4个分区：栈、堆、全局/静态存储区和常量存储区。下面我们分别简单地介绍一下各自的特点。

1栈

通常是用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，用于在函数作用域内创建，在离开作用域后自动销毁的变量的存储区。通常是局部变量，函数参数等的存储区。他的存储空间是连续的，两个紧密挨着定义的局部变量，他们的存储空间也是紧挨着的。栈的大小是有限的，通常Visual C++编译器的默认栈的大小为1MB，所以不要定义int a[1000000]这样的超大数组。

2 堆

通常是用于那些在编译期间不能确定存储大小的变量的存储区，它的存储空间是不连续的，一般由malloc（或new）函数来分配内存块，并且需要用free（delete）函数释放内存。如果程序员没有释放掉，那么就会出现常说的内存泄漏问题。需要注意的是，两个紧挨着定义的指针变量，所指向的malloc出来的两块内存并不一定的是紧挨着的，所以会

产生内存碎片。另外需要注意的一点是，堆的大小几乎不受限制，理论上每个程序最大可达4GB。

3 全局/静态存储区

和“栈”一样，通常是用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，但它用于的是在整个程序运行期间都可见的全局变量和静态变量。

4 常量存储区

和“全局/静态存储区”一样，通常是用于那些在编译期间就能确定存储大小的常量的存储区，并且在程序运行期间，存储区内的常量是全局可见的。这是一块比较特殊的存储去，他们里面存放的是常量，不允许被修改。

5 总结

根据上面的内容，分别将栈和堆、全局/静态存储区和常量存储区进行对比，结果如下。

表1 栈和堆的对比

表2 全局/静态存储区和常量存储区的对比

l 栈区：主要用来存放局部变量, 传递参数, 存放函数的返回地址。.esp 始终指向栈顶, 栈中的数据越多, esp的值越小。

l 堆区：用于存放动态分配的对象, 当你使用malloc和new 等进行分配时,所得到的空间就在堆中。动态分配得到的内存区域附带有分配信息, 所以你能够free和delete它们。l 数据区：全局，静态和常量是分配在数据区中的，数据区包括bss（未初始化数据区）和初始化数据区。

注意：

1）堆向高内存地址生长；

2）栈向低内存地址生长；

3）堆和栈相向而生，堆和栈之间有个临界点，称为stkbrk。

一条进程在内存中的映射

假设现在有一个程序，它的函数调用顺序如下：

main(...) ->; func_1(...) ->; func_2(...) ->; func_3(...)，即：主函数main调用函数func_1; 函数func_1调用函数func_2; 函数func_2调用函数func_3。

当一个程序被操作系统调入内存运行, 其对应的进程在内存中的映射如下图所示：

注意：

l 随着函数调用层数的增加，函数栈帧是一块块地向内存低地址方向延伸的；

l 随着进程中函数调用层数的减少（即各函数调用的返回），栈帧会一块块地被遗弃而向内存的高址方向回缩；

l 各函数的栈帧大小随着函数的性质的不同而不等, 由函数的局部变量的数目决定。

l 未初始化数据区(BSS)：用于存放程序的静态变量，这部分内存都是被初始化为零的；而初始化数据区用于存放可执行文件里的初始化数据。这两个区统称为数据区。

l Text(代码区)：是个只读区，存放了程序的代码。任何尝试对该区的写操作会导致段违法出错。代码区是被多个运行该可执行文件的进程所共享的。

l 进程对内存的动态申请是发生在Heap(堆)里的。随着系统动态分配给进程的内存数量的增加，Heap(堆)有可能向高址或低址延伸, 这依赖于不同CPU的实现，但一般来说是向内存的高地址方向增长的。

l 在未初始化数据区（BSS）或者Stack(栈区)的增长耗尽了系统分配给进程的自由内存的情况下，进程将会被阻塞, 重新被操作系统用更大的内存模块来调度运行。

l 函数的栈帧：包含了函数的参数(至于被调用函数的参数是放在调用函数的栈帧还是被调用函数栈帧, 则依赖于不同系统的实现)。函数的栈帧中的局部变量以及恢复该函数的主调函数的栈帧(即前一个栈帧)所需要的数据, 包含了主调函数的下一条执行指令的地址。

函数的栈帧

函数调用时所建立的栈帧包含下面的信息：

1）函数的返回地址。返回地址是存放在主调函数的栈帧还是被调用函数的栈帧里，取决于不同系统的实现；

2）主调函数的栈帧信息, 即栈顶和栈底；

3）为函数的局部变量分配的栈空间；

4）为被调用函数的参数分配的空间取决于不同系统的实现。

注意：

l BSS区（未初始化数据段）：并不给该段的数据分配空间，仅仅是记录了数据所需空间的大小。

l DATA（初始化的数据段）：为数据分配空间，数据保存在目标文件中。

基本上程序员在开始接触Linux编程时就大抵就都听过代码段、数据段等等概念，它们是各种数据存放的位置。通过objdump -h命令可以查看一个.o文件(已编译成二进制文件但未链接)的各个段：

1. 代码段(.txt)

.txt段存放代码(如函数)与部分整数常量，.txt段的数据可以被执行

2. 数据段(.data)

.data用于存放初始化过的全局变量。若全局变量值为0，为了优化编译器会将它放在.bss段中

3. bss段(.bss)

.bss段被用来存放那些没有初始化或者初始化为0的全局变量。bss段只占运行时的内存空间而不占文件空间。在程序运行的整个周期内，.bss段的数据一直存在

.data和.bss段的区别可以通过下面程序验证：

#include

char global_arr[1024 * 1024]; //存放在.bss段

int main(void)

{

return0;

}

编译后查看大小：

显然，global_arr数组占据的1M空间并没有占据文件空间。将global_arr 数组改放在.data段中：

char global_arr[1024 * 1024] = {4}; //存放在.data段

编译后查看大小：

文件变成了1M多，显然.data段上的数据是占据文件空间的。

4. 常量数据段(.rodata)

ro表read only，用于存放不可变修改的常量数据，一旦程序中对其修改将会出现段错误：

(1) 程序中的常量不一定就放在rodata中，有的立即数和指令编码放在.text中

(2) 对于字符串常量，若程序中存在重复的字符串，编译器会保证只存在一个

(3) rodata是在多个进程间共享的

(4) 有的嵌入式系统，rodata放在ROM(或者NOR FLASH)中，运行时直接读取无需加载至RAM( 哈佛和冯诺依曼，从STM32的const全局变量说起有所记录) 想要将数据放在.rodata只需要加上const属性修饰即可。

5. 栈

栈是用于存放临时变量和函数调用的。栈也是一种先进后出的数据结构，函数的递归调用正得益于栈的存在。需注意存在栈的数据只在当前函数和子函数中有效，一旦函数返回数据将会被自动释放。

6. 堆

堆的使用周期有使用者控制，程序中的内存泄漏多因程序员对堆的管理不当引起，需谨慎。

7. comment段

在上图中还看到.comment段，它存放的是编译器版本等信息。除

了.comment，还有.note、.hash等其他段，了解即可。

C语言内存分布之数据段详解

在线学习好工作https://www.wendangku.net/doc/4117192724.html,/ C语言内存分布之数据段详解不管我们以后是自己写代码还是读别人的代码，都应该想想这个变量默认存储的位置。在我们以后的嵌入式开发中，技巧性的代码越来越多的时候，我们可能把某一些代码放在一段。我们可以通过修改变量或者代码默认放置的段，让它被放到其它的段中。我们也可以自己定义一个新的段。随着运行，栈空间是随时会变化的。栈空间临时的去存储一些变量，当我们进入一个函数，系统就会在栈空间去分配一片内存去保存这个函数里面所有的变量。当函数执行完之后，这一片内存的数据就被销毁了。当我们在初学的时候，就千万不要犯把局部变量给别人的错误。全局的数据空间和只读数据段，代码段都是在运行之前就已经分配好了的。所以我们在打印信息的时候应该尽量不要使用太多的字符串，否则容易导致程序的可执行文件很大。所以我们在最后发布程序的release版本里面去除了我们一些调试用的信息。测试代码如下

我们在main函数外面申请了一个全局变量b，但是我们并没有为这个b赋初始值。它仅仅只是为这个变量圈出了一块内存，里面有为全局变量自动初始化的0值。运行结果如下上面的结果是没有变量b的结果，下面是添加全局变量b的结果。bss段就是未初始化的全局变量存储的段，上面的全局变量b就在这个段中分配了四个字节（尽管系统已经将它初始化为0，但是并不是我们初始化的）。

测试代码如下我们只是将未初始化的变量b将它初始化了。运行结果如下可以看到，在未初始化的字段里面少了四个字节，而在已初始化的字段里面多了四个字节。所以我们也将date称做全局初始化数据空间，bss称做全局未初始化数据空间。局部的变量不管有没有初始化都是存储在栈上。

C语言程序设计习题答案(1-5章)

C 语言程序设计习题答案习题一 C 语言程序设计概述一、名词解释（1）程序P1 （2）程序设计P1 （3）机器语言P1 （4）汇编程序P2 （5）高级语言P2 （6）编译程序P3 （7）解释程序P3 （8）算法P4 （9）结构化的程序设计P9 二、简述题 1. 设计程序时应遵循哪些基本原则？P4 答：正确性、可靠性、简明性、有效性、可维护性、可移植性。 2. 算法的要素是什么？算法具有哪些特点？答：算法的要素是：操作与控制结构；算法的特点有：有穷性、确定性、有效性、有零个或多个输入、有一个或多个输出。 3. 算法的表示形式有哪几种？答：算法的表示形式有：自然语言、传统流程图、伪代码、结构化的流程图（N_S 流程图,盒图）。 4. 有哪三种基本结构？答：三种基本结构是：顺序结构、选择结构和循环结构。 5. 传统流程图与N-S 流程图最大的区别是什么？答：N-S 流程图去掉了在传统流程图中常用的流程线，使得程序的结构显得更加清晰、简单。三、用传统流程图、N-S 图分别表示求解以下问题的算法。 1. 有3个数a ，b ，c ，要求按由大到小的顺序把它们输出。 2. 依次将10个数输入，求出其中最大的数和最小的数并输出。 3. 求1+2+3+…+100的值。 4. 求1×2×3×…×10的值。

5. 求下列分段函数的值。 6. 求100~200之间的所有素数。 7. 求一元二次方程ax 2+bx+c=0的根。分别考虑d=b 2-4ac 大于0、等于0和小于0三种情况。四、注释下面C 程序的各个组成部分。 main() /*主函数 */ { /*程序开始 */ int a,k,m; /*定义三个用来存放整数的变量 */ a=10; /*将整数10赋值给变量a */ k=2; /*将整数2赋值给变量k */ m=1; /*将整数1赋值给变量1 */ a=(k+m)*k/(k-m); /*先求出算术表达式的值，并将其赋值给变量a */ printf("%d\n",a); /*在屏幕上打印出变量a 的值 */ } /*程序结束 */ 习题二数据类型、运算符与表达式一、选择题 1～10：BCDCB DDBCA 11~20: ADDAA DBADC 21~28: DABAD CDD 3X （X<1） 4X-1 （X=1） 5(X-1)+6 （1

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Oracle存储空间管理及应用摘要：本文详细介绍了Oracle存储架构及其存储体系的管理和应用，包括表空间、回滚段、临时表等，还对其在管理和应用时常见的错误进行了分析探讨主题词：Oracle技术表空间数据文件回滚段临时表错误一、引言数据库空间的有效使用和维护不仅是数据库管理的重要工作，也是大多数开发人员所关心的内容，它直接关系到数据库性能的发挥。 Oracle提供了不少方法用于数据空间的使用、监控和维护，同时也在各版本中陆续对这方面的功能进行了增强，目的在于简化这方面工作的复杂度，提高应用的运行效率。本文希望通过系统地介绍这方面的有关概念，让大家能更好地规划使用数据空间，正确使用Oracle提供的有关功能特性，提高应用的执行效率。二、O racle数据库的存储体系及有关概念 2.1 Oracle数据库的逻辑结构从应用者的角度来考察数据库的组成。自下向上，数据库的逻辑结构共有6层：

2.2 Oracle数据库的存储结构数据库的存储结构指逻辑结构在物理上的实现，共有3层其中：数据文件：用于存放所有的数据，以DBF为扩展名。日志文件：记录了对数据库进行的所有操作，以LOG为扩展名。控制文件：记录了数据库所有文件的控制信息，以CTL为扩展名。综上，Oracle数据库的数据存储空间在逻辑上分为多个表空间，每个表空间由系统中的一个或多个物理数据文件构成；Oracle存储数据的基本单位是块，其大小在建库时由DB_BLOCK_SIZE参数确定，一个或多个连续的块构成一个区间（EXTENT），它作为数据对象存储的基本单位来使用。在Oracle中，每个基本数据对象使用的空间称为段（SEGMENT），段存放在唯一的表空间上，每个段实际上是一系列区片（更为准确地是数据块）的集合。每个简单数据对象对应一个段；对于分区对象如分区表、索引，则每个（子）

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程序的书写规则(程序的编码规范) 随着软件产品的功能增加和版本的提高，代码越来越复杂，源文件也越来越多，对于软件开发人员来说，除了保证程序运行的正确性和提高代码的运行效率之外，规范风格的编码会对软件的升级、修改、维护带来极大的方便性，也保证程序员不会陷入“代码泥潭”中无法自拔。开发一个成熟的软件产品，除了有详细丰富的开发文档之外，必须在编写代码的时候就有条不紊，细致严谨。以下的编码规范包含了程序排版、注释、命名、可读性、变量、程序效率、质量保证、代码编译、代码测试和版本控制等注意事项。一、排版： 1.关键词和操作符之间加适当的空格。 2.相对独立的程序块与块之间加空行 3.较长的语句、表达式等要分成多行书写。 4.划分出的新行要进行适应的缩进，使排版整齐，语句可读。 5.长表达式要在低优先级操作符处划分新行，操作符放在新行之首。 6.循环、判断等语句中若有较长的表达式或语句，则要进行适应的划分。 7.若函数或过程中的参数较长，则要进行适当的划分。 8.不允许把多个短语句写在一行中，即一行只写一条语句。 9.函数或过程的开始、结构的定义及循环、判断等语句中的代码都要采用缩进风格。 10.C/C 语言是用大括号‘{’和‘}’界定一段程序块的，编写程序块时‘{’和 ‘}’应各独占一行并且位于同一列，同时与引用它们的语句左对齐。在函数体的开始、类的定义、结构的定义、枚举的定义以及if、for、do、while、switch、case语句中的程序都要采用如上的缩进方式。

二、注释 1.注释要简单明了。 2.边写代码边注释，修改代码同时修改相应的注释，以保证注释与代码的一致性。 3.在必要的地方注释，注释量要适中。注释的内容要清楚、明了，含义准确，防止注释二义性。保持注释与其描述的代码相邻，即注释的就近原则。 4.对代码的注释应放在其上方相邻位置，不可放在下面。 5.对数据结构的注释应放在其上方相邻位置，不可放在下面；对结构中的每个域的注释应放在此域的右方；同一结构中不同域的注释要对齐。 6.变量、常量的注释应放在其上方相邻位置或右方。 7.全局变量要有较详细的注释，包括对其功能、取值范围、哪些函数或过程存取它以及存取时注意事项等的说明。 8.在每个源文件的头部要有必要的注释信息，包括：文件名；版本号；作者；生成日期；模块功能描述（如功能、主要算法、内部各部分之间的关系、该文件与其它文件关系等）；主要函数或过程清单及本文件历史修改记录等。 9.在每个函数或过程的前面要有必要的注释信息，包括：函数或过程名称；功能描述；输入、输出及返回值说明；调用关系及被调用关系说明等。三、命名 1.较短的单词可通过去掉“元音”形成缩写； 2.较长的单词可取单词的头几发符的优先级，并用括号明确表达式的操作顺序，避免使用默认优先级。 3.使用匈牙利表示法四、可读性 1.避免使用不易理解的数字，用有意义的标识来替代。 2.不要使用难懂的技巧性很高的语句。

C语言程序设计课程设计报告

《C语言程序设计》课程设计报告（2013— 2014学年第 3 学期）题目：C语言课程设计专业：软件工程班级：软件工程技术2班姓名学号： 1 林燕萍指导教师：吴芸成绩：计算机科学与技术系 2014 年6月23日

目录一、课程设计的目的与要求 (1) 二、方案实现与调试 (3) 掷骰子游戏 (5) 射击游戏 (7) 计算存款本息之和 (8) 肇事逃逸 (10) 礼炮 (12) 汽车加油 (14) 大优惠 (16) 金币 (19) 三、课程设计分析与总结 (23) 附录程序清单 (25) 一、课程设计的目的与要求（含设计指标） C语言是一种编程灵活，特色鲜明的程序设计语言。C语言除了基知识，如概念，方法和语法规则之外更重要的是进行实训，以提高学习者的动手和编程能力，从应试课程转变为实践工具。这是学习语言的最终目的。结合多年来的教学经验,根据学生的学习情况，为配合教学过程，使“项目教学法”能在本质上促使学生有更大进步，特编写了该《C语言程序设计任务书》，以在实训过程中给学生提供帮助。达到如下目的： 1．在课程结束之前，让学生进一步了解C程序设计语言的编程功能； 2．让学生扎实掌握C程序设计语言的相关知识； 3．通过一些有实际意义的程序设计，使学生体会到学以致用，并能将程序设计的知识与专业知识有效地结合，更全面系统地了解行业知识。编写程序要求遵循如下基本要求： ①模块化程序设计 ②锯齿型书写格式

③必须上机调试通过二、方案实现与调试掷骰子游戏 2.1.1 题目内容的描述 1) 两人轮流掷骰子，每次掷两个，每人最多掷10次。 2) 将每人每次的分值累加计分 3) 当两个骰子点数都为6时，计8分；当两个点数相等且不为两个6时，计7分；当两个点数不一样时，计其中点数较小的骰子的点数。 4) 结束条件：当双方都掷10次或经过5次后一方累计分数多出另一方的30%及以上。最后显示双方分数并判定优胜者。 2.1.2输入数据类型、格式和内容限制和输出数据的说明数据类型：整型；内容限制：随机数的产生；输入数据结果：胜利的一方 2.1.3主要模块的算法描述本算法的思路过程：首先要随机产生随机数，然后进行算法输出数值，执行条件判断输入结果，最后比较结果，判断胜利的一方。程序流程图图1 掷骰子游戏调试过程及实验结果

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7.1设计要求10 7.2网络结构确认10 7.3网络布局设计10 7.4网络接口设计11 88信息编码设计11 8.1代码结构设计11 8.2代码编制11 99维护设计11 9.1系统的可靠性和安全性11 9.2系统及用户维护设计11 9.3系统扩充11 9.4错误处理11 9.4.1出错类别11 9.4.2 出错处理11 9.5 系统调整及再次开发问题12 10系统配置12 10.1配置原则12 10.2硬件配置12 10.3软件配置12 1111关键技术12 11.1关键技术的提出12 11.2关键技术的一般说明12 11.3关键技术的实现方案13 12组织机构及人员配置13 13投资预算概算及资金规划13 14实施计划13 14.1限制13 14.2实施内容和进度安排13 14.3实施条件和措施13 14.4系统测试计划13 14.4.1测试策略14 14.4.2测试方案14 14.4.3预期的测试结果14 14.4.4测试进度计划14 14.5验收标准14

第28讲文件管理之文件存储空间管理

第二十八讲文件管理之文件存储空间管理文件存储空间的管理，就是空闲空间的管理。下面介绍几个常用的管理方法： 1 空闲表法和空闲链表法 1.1 空闲表法空闲表：系统为空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应于一个空闲表项，其中包括表项序号、该空闲区的第一个盘块号、该区的空闲盘块数等信息。再将所有空闲区按其起始盘块号递增的次序排列，如下图。存储空间的分配和回收：与内存的动态分配类似，同样是采用首次适应算法、循环首次适应算法等。内存管理中虽然很少采用连续分配方式，然而在外存的管理中，由于它具有较高的分配速度，可减少访问磁盘的I/O频率，故仍可采用连续分配算法。 1.2 空闲链表法空闲链表法是将所有空闲盘区拉成一条空闲链。根据构成链所用基本元素的不同，可把链表分成两种形式： 1.空闲盘块链：将磁盘上的所有空闲空间，以盘块为单位拉成一条链。分配存储空间时，系统从链首开始，依次摘下适当数目的空闲盘块分配给用户。释放存储空间时，系统将回收的盘块依次插入空闲盘块链的末尾。优点：是用于分配和回收一个盘块的过程非常简单缺点：是分配盘块时，可能要重复操作多次 2.空闲盘区链：将磁盘上的所有空闲盘区（每个盘区可包含若干盘块）拉成一条链。在每个盘区上除含有用于指示下一个空闲盘区的指针外，还应有能指明本盘区大小的信息。分配盘区的方法与内存动态分区分配类似，通常采用首次适应算法。在回收盘区时，同样也要将回收区与相邻的空闲盘区相合并。在采用首次适应算法时，为提高对空闲盘区的检索速度，可以采用显式链接方法，亦即，在内存中为空闲盘区建立一张链表。 2 位示图法 2.1 什么是位示图？位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。0表示盘块空闲，1表示已分配。磁盘上所有盘块所对应的位构成一个集合，称为位示图。通常可用m*n个位数来构成位示图，并使m*n等于磁盘的总块数。如下图。可看成是二维数组。

java程序的内存分配

JAVA 文件编译执行与虚拟机(JVM)介绍 Java 虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。本文首先简要介绍从Java文件的编译到最终执行的过程，随后对JVM规格描述作一说明。一.Java源文件的编译、下载、解释和执行 Java应用程序的开发周期包括编译、下载、解释和执行几个部分。Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码?字节码。这一编译过程同C/C++的编译有些不同。当C编译器编译生成一个对象的代码时，该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。因此，在编译过程中，编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序执行过程中的内存布局，而是将这些符号引用信息保留在字节码中，由解释器在运行过程中创立内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全性。运行JVM字节码的工作是由解释器来完成的。解释执行过程分三部进行：代码的装入、代码的校验和代码的执行。装入代码的工作由"类装载器"（class loader）完成。类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码，这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。当类装载器装入一个类时，该类被放在自己的名字空间中。除了通过符号引用自己名字空间以外的类，类之间没有其他办法可以影响其他类。在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内，而所有从外部引进的类，都有一个自己独立的名字空间。这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率，同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。当装入了运行程序需要的所有类后，解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。通过在这一阶段确定代码的内存布局，Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题，同时也防止了代码对地址的非法访问。随后，被装入的代码由字节码校验器进行检查。校验器可发现操作数栈溢出，非法数据类型转化等多种错误。通过校验后，代码便开始执行了。 Java字节码的执行有两种方式： 1.即时编译方式：解释器先将字节码编译成机器码，然后再执行该机器码。 2.解释执行方式：解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程序的所有操作。通常采用的是第二种方法。由于JVM规格描述具有足够的灵活性，这使得将字节码翻译为机器代码的工作具有较高的效率。对于那些对运行速度要求较高的应用程序，解释器可将Java字节码即时编译为机器码，从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。二.JVM规格描述 JVM的设计目标是提供一个基于抽象规格描述的计算机模型，为解释程序开发人员提很好的灵活性，同时也确保Java代码可在符合该规范的任何系统上运行。JVM对其实现的某些方面给出了具体的定义，特别是对Java可执行代码，即字节码(Bytecode)的格式给出了明确的规格。这一规格包括操作码和操作数的语法和数值、标识符的数值表示方式、以及Java类文件中的J ava对象、常量缓冲池在JVM的存储映象。这些定义为JVM解释器开发人员提供了所需的信息和开发环境。Java的设计者希望给开发人员以随心所欲使用Java的自由。

c语言程序设计流程图详解

c语言程序设计流程图详解介绍常见的流程图符号及流程图的例子。本章例1-1的算法的流程图如图1-2所示。本章例1-2的算法的流程图如图1-3所示。在流程图中，判断框左边的流程线表示判断条件为真时的流程，右边的流程线表示条件为假时的流程，有时就在其左、右流程线的上方分别标注“真”、“假”或“T、”“F或”“Y、”“N”注“真”、“假”或“T、”“F或”“Y、”“N”

另外还规定，流程线是从下往上或从右向左时，必须带箭头，除此以外，都不画箭头，流程线的走向总是从上向下或从左向右。 2.算法的结构化描述早期的非结构化语言中都有goto语句，它允许程序从一个地方直接跳转到另一个地方去。执行这样做的好处是程序设计十分方便灵活，减少了人工复杂度，但其缺点也是十分突出的，一大堆跳转语句使得程序的流程十分复杂紊乱，难以看懂也难以验证程序的正确性，如果有错，排起错来更是十分困难。这种转来转去的流程图所表达的混乱与复杂，正是软件危机中程序人员处境的一个生动写照。而结构化程序设计，就是要把这团乱麻理清。经过研究，人们发现，任何复杂的算法，都可以由顺序结构、选择（分支）结构和循环结构这三种基本结构组成，因此，我们构造一个算法的时候，也仅以这三种基本结构作为“建筑单元”，遵守三种基本结构的规范，基本结构之间可以并列、可以相互包含，但不允许交叉，不允许从一个结构直接转到另一个结构的内部去。正因为整个算法都是由三种基本结构组成的，就像用模块构建的一样，所以结构清晰，易于正确性验证，易于纠错，这种方法，就是结构化方法。遵循这种方法的程序设计，就是结构化程序设计。相应地，只要规定好三种基本结构的流程图的画法，就可以画出任何算法的流程图。 (1)顺序结构顺序结构是简单的线性结构，各框按顺序执行。其流程图的基本形态如图1-4所示，语句的执行顺序为：A→B→C。 (2)选择（分支）结构这种结构是对某个给定条件进行判断，条件为真或假时分别执行不同的框的内容。其基本形状有两种，如图1-5a）、b）所示。图1-5a）的执行序列为：当条件为真时执行A，否则执行B；图1-5b）的执行序列为：当条件为真时执行A，否则什么也不做。 (3)循环结构循环结构有两种基本形态：while型循环和do-while型循环。 a.while型循环如图1-6所示。其执行序列为：当条件为真时，反复执行A，一旦条件为假，跳出循环，执行循环紧后的语句。 b.do-while型循环如图1-7所示。

文件系统存储空间管理模拟实验报告

课程名称计算机操作系统实验名称文件系统存储空间管理模拟姓名学号专业班级实验日期成绩指导老师一、实验目的根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。二、实验原理用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。三、主要仪器设备 PC机（含有VC）四、实验容与步骤实验容：1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、索引分配法；2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图法；步骤如下： 1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为： Size= ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof(int)*8））（3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。例如：假设m=2, p=4, q=8, 共有64个磁盘块，若sizeof(int)=2, 则位示图大小为4，map[4]如下：地址到高地址位上。即map[0]的第0位到第15位分别对应0号磁盘块到15号磁盘块的状态，map[1]的第0位到第15位对应16号磁盘块到31号磁盘块的状

文件系统存储空间管理模拟

实验报告课程名称操作系统实验名称文件系统存储空间管理模拟专业班级计1001 姓名郭军涛学号201007010108 实验日期2013.06.20 成绩指导教师王潇潇一、实验内容 1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、索引分配方法； 2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；二、实验要求及原理根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的状态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录。地址过程；用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为0。三、实验步骤 1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为： Size= ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/ （sizeof(int)*8））（3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。例如：假设m=2, p=4, q=8, 共有64个磁盘块，若sizeof(int)=2, 则位示图大小为4，map[4]如下：

C语言的代码内存布局具体解释

一个程序本质上都是由BSS 段、data段、text段三个组成的。这种概念在当前的计算机程序设计中是非常重要的一个基本概念，并且在嵌入式系统的设计中也非常重要，牵涉到嵌入式系统执行时的内存大小分配，存储单元占用空间大小的问题。 ●BSS段：在採用段式内存管理的架构中。BSS段（bss segment）一般是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。 BSS是英文Block Started by Symbol的简称。 BSS段属于静态内存分配。 ●数据段：在採用段式内存管理的架构中，数据段（data segment）一般是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。 ●代码段：在採用段式内存管理的架构中，代码段（text segment）一般是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序执行前就已经确定，而且内存区域属于仅仅读。在代码段中。也有可能包括一些仅仅读的常数变量，比如字符串常量等。程序编译后生成的目标文件至少含有这三个段。这三个段的大致结构图例如以下所看到的：当中.text即为代码段，为仅仅读。.bss段包括程序中未初始化的全局变量和static变量。 data段包括三个部分：heap(堆)、stack(栈)和静态数据区。 ●堆（heap）：堆是用于存放进程执行中被动态分配的内存段。它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时。新分配的内存就被动态加入到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）

栈(stack)：栈又称堆栈，是用户存放程序暂时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包含static声明的变量。static意味着在数据段中存放变量）。除此以外，在函数被调用时。其參数也会被压入发起调用的进程栈中。而且待到调用结束后。函数的返回值也会被存放回栈中。因为栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们能够把堆栈看成一个寄存、交换暂时数据的内存区。当程序在运行时动态分配空间（C中的malloc函数），所分配的空间就属于heap。其概念与数据结构中“堆”的概念不同。 stack段存放函数内部的变量、參数和返回地址，其在函数被调用时自己主动分配。訪问方式就是标准栈中的LIFO方式。（由于函数的局部变量存放在此，因此其訪问方式应该是栈指针加偏移的方式，否则若通过push、pop操作来訪问相当麻烦） data段中的静态数据区存放的是程序中已初始化的全局变量、静态变量和常量。在採用段式内存管理的架构中（比方intel的80x86系统），BSS 段（Block Started by Symbol segment）一般是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域，一般在初始化时BSS 段部分将会清零。BSS 段属于静态内存分配。即程序一開始就将其清零了。比方，在C语言之类的程序编译完毕之后，已初始化的全局变量保存在.data 段中，未初始化的全局变量保存在.bss 段中。 text和data段都在可运行文件里（在嵌入式系统里通常是固化在镜像文件里）。由系统从可运行文件里载入；而BSS段不在可运行文件里，由系统初始化。

空闲磁盘存储空间的管理：位示图法

空闲磁盘存储的管理：位示图法 1：建立相应的数据结构 2：磁盘上建立一个文件，文件长度设为10MB,为该文件来模拟一个磁盘，磁盘的物理块大小为512字节 3：显示每次磁盘的请求和空间释放后的位示图状态 4显示每次磁盘的请求和空间释放后的全磁盘的状态 5：模拟文件的创建和删除，从而产生磁盘潘快请求和释放，验证以上设计代码： // OS暑?期ú课?程ì设Θ?计?.cpp : 定¨义?控?制??应畖用?程ì序ò的?入?口ú点?。￡ // #include"stdafx.h" #include #include #include using namespace std ; //文?件t类え? class file { public: string name ; int occupy ; int grade_block ; int start ; }; #define MAX_LINE 3 #define MAX_COLUMN 32 int BIT[32][1000]; int byte[MAX_LINE] ; int file_count; int judge[32] ; int judge2[32]; int cycle ; file f[1000]; void init(int line ,int column); void show() ; void set(int now_location, int occupy ); void clear(int now_location, int occupy);

void bitset(int index ,int temp_block_quantity); void create_file(string temp_name, int temp_occupy ); void delete_file(string name); bool byte_judge(int num,int i); int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { string cmd; string file_name ; int file_occupy ; init( MAX_LINE, MAX_COLUMN ) ; //初?始?化ˉwhile ( cin >> cmd ) // { if( "q" == cmd || "Q" == cmd ) { exit(0) ; return 0 ; } cin >> file_name ; if("create" == cmd) { cin >>file_occupy ; create_file(file_name,file_occupy); } else { delete_file(file_name) ; } } return 0; } void show() { for(int i = 0 ; i < MAX_LINE ; i ++) { for(int j = 0 ; j < MAX_COLUMN ; j ++) { //cout<

存储管理的基本原理

4．1 存储管理的基本原理 4．1．1 内存管理方法内存管理主要包括内存分配和回收、地址变换、内存扩充、内存共享和保护等功能。下面主要介绍连续分配存储管理、覆盖与交换技术以及页式与段式存储管理等基本概念和原理。 1．连续分配存储管理方式连续分配是指为一个用户程序分配连续的内存空间。连续分配有单一连续存储管理和分区式储管理两种方式。 (1)单一连续存储管理在这种管理方式中，内存被分为两个区域：系统区和用户区。应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。其特点是，最简单，适用于单用户、单任务的操作系统。CP／M和DOS 2．0以下就是采用此种方式。这种方式的最大优点就是易于管理。但也存在着一些问题和不足之处，例如对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装入，使得很少使用的程序部分也占用—定数量的内存。 (2)分区式存储管理为了支持多道程序系统和分时系统，支持多个程序并发执行，引入了分区式存储管理。分区式存储管理是把内存分为一些大小相等或不等的分区，操作系统占用其中一个分区，其余的分区由应用程序使用，每个应用程序占用一个或几个分区。分区式存储管理虽然可以支持并发，但难以进行内存分区的共享。分区式存储管理引人了两个新的问题：内碎片和外碎片。前者是占用分区内未被利用的空间，后者是占用分区之间难以利用的空闲分区(通常是小空闲分区)。为实现分区式存储管理，操作系统应维护的数据结构为分区表或分区链表。表中各表项一般包括每个分区的起始地址、大小及状态(是否已分配)。分区式存储管理常采用的一项技术就是内存紧缩(compaction)：将各个占用分区向内存一端移动，然后将各个空闲分区合并成为一个空闲分区。这种技术在提供了某种程度上的灵活性的同时，也存在着一些弊端，例如：对占用分区进行内存数据搬移占用CPU~t寸间；如果对占用分区中的程序进行“浮动”，则其重定位需要硬件支持。 1)固定分区(nxedpartitioning)。

C语言的内存分配

在任何程序设计环境及语言中，内存管理都十分重要。在目前的计算机系统或嵌入式系统中，内存资源仍然是有限的。因此在程序设计中，有效地管理内存资源是程序员首先考虑的问题。第1节主要介绍内存管理基本概念，重点介绍C程序中内存的分配，以及C语言编译后的可执行程序的存储结构和运行结构，同时还介绍了堆空间和栈空间的用途及区别。第2节主要介绍C语言中内存分配及释放函数、函数的功能，以及如何调用这些函数申请/释放内存空间及其注意事项。 3.1 内存管理基本概念 3.1.1C程序内存分配 1．C程序结构下面列出C语言可执行程序的基本情况（Linux 2.6环境/GCC4.0）。可以看出，此可执行程序在存储时（没有调入到内存）分为代码区（text）、数据区（data）和未初始化数据区（bss）3个部分。（1）代码区（text segment）。存放CPU执行的机器指令（machine instructions）。通常，代码区是可共享的（即另外的执行程序可以调用它），因为对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可。代码区通常是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。另外，代码区还规划了局部变量的相关信息。（2）全局初始化数据区/静态数据区（initialized data segment/data segment）。该区包含了在程序中明确被初始化的全局变量、静态变量（包括全局静态变量和局部静态变量）和常量数据（如字符串常量）。例如，一个不在任何函数内的声明（全局数据）：使得变量maxcount根据其初始值被存储到初始化数据区中。

这声明了一个静态数据，如果是在任何函数体外声明，则表示其为一个全局静态变量，如果在函数体内（局部），则表示其为一个局部静态变量。另外，如果在函数名前加上static，则表示此函数只能在当前文件中被调用。（3）未初始化数据区。亦称BSS区（uninitialized data segment），存入的是全局未初始化变量。BSS这个叫法是根据一个早期的汇编运算符而来，这个汇编运算符标志着一个块的开始。BSS区的数据在程序开始执行之前被内核初始化为0或者空指针（NULL）。例如一个不在任何函数内的声明：将变量sum存储到未初始化数据区。图3-1所示为可执行代码存储时结构和运行时结构的对照图。一个正在运行着的C编译程序占用的内存分为代码区、初始化数据区、未初始化数据区、堆区和栈区5个部分。（1）代码区（text segment）。代码区指令根据程序设计流程依次执行，对于顺序指令，则只会执行一次（每个进程），如果反复，则需要使用跳转指令，如果进行递归，则需要借助栈来实现。代码区的指令中包括操作码和要操作的对象（或对象地址引用）。如果是立即数（即具体的数值，如5），将直接包含在代码中；如果是局部数据，将在栈区分配空间，然后引用该数据地址；如果是BSS区和数据区，在代码中同样将引用该数据地址。（2）全局初始化数据区/静态数据区（Data Segment）。只初始化一次。（3）未初始化数据区（BSS）。在运行时改变其值。

《C语言程序设计》综合实习报告

课题一：用指针优化学生成绩排名一、目的 1．熟悉变量的指针和指向变量的的指针变量的概念和使用 2．熟悉数组的指针和指向数组的的指针变量的概念和使用 3. 掌握冒泡法或选择法排序的算法 4. 掌握函数的定义、调用、声明，以及参数的两种传递方式二、实习环境个人计算机，Windows操作系统，Turbo C 2.0或 WinTC或Visual C++等编译开发环境三、实习内容与步骤 1．定义一个数组stu[10]存放10个学生的成绩，从键盘输入数据，要求用指针实现 2．将数组stu[10]的内容输出到屏幕上，要求用指针实现 3．将成绩数组按照从高到低进行排序，要求用指针实现 4．将第三步内容放在函数中实现，在主函数中调用实现排序，用指针实现，输出排序后的成绩单 5．采用指针方法，输入字符串“student score ”,复制该字符串并输出（复制字符串采用库函数或用户自定义函数） 6．在实习报告中画出程序流程图，说明程序设计的算法，附主要程序段运行结果（屏幕截图）。 7. 在实习报告中说明知识点。 8．在实习报告中说明程序设计过程中的难点、解决办法及编程小结或体会。四、程序流程图、算法及运行结果 1.程序流程图：

2.算法：先定义一个函数接收10个学生的成绩，利用指针将数据保存在数组中，再定义第二个函数输出所以学生的成绩，同样也是使用指针，最后定义一个函数用选择排序法对成绩进行由大到小的排序，将指针指向的是数组中的第一个地址，在主函数中依次调用这两个函数；定义一个字符指针指向字符串，利用库函数中的strcpy 将student score 复制给字符指针，输出字符串 3.程序： #include"stdio.h" #include"string.h" struct student { int grade; int num; }stu[10]; void input(struct student *p) { int i; for(i=0;i<10;i++,p++) { printf("请输入第 %-2d 个学生的成绩：",i+1); scanf("%d%d",&p->num,&p->grade); } }