数组中的内存是如何分配的？答案

【问题标题】：How is memory allocated in an array?数组中的内存是如何分配的？
【发布时间】：2020-11-03 04:46:01
【问题描述】：

假设我们有一个数组int arr[size] 和一个指向整数int *i 的指针。我们可以使用malloc(sizeof(int) * size) 将一组连续的内存块分配给*i。但是我的问题是int arr[size] 中的内存是如何分配的。在这种情况下，根据我的猜测分配内存块是由编译器完成的。编译器是否隐式进行malloc() 或类似的函数调用？当我们编写类似int arr[] = "You guys are a great help" 的东西时，编译器是如何完成动态内存分配的。

【问题讨论】：

int arr[size]，如果 size 是编译时间常数，则内存分配在程序开始执行之前完成。否则，它在它出现的函数调用的堆栈中。
对于大多数系统，包括数组在内的局部变量都存储在堆栈中。当函数被调用时，编译器会生成代码来为变量保留一块堆栈（通常通过操作一个或多个 CPU 寄存器）。
编译器知道函数中变量的个数，以及每个变量的大小（包括数组，基本上和malloc一样计算大小）。
堆栈溢出是指您的程序超出编译器创建的堆栈区域。例如，通过索引超出本地数组的范围。
这里有很多误解。有关变量存储位置的说明，请参阅What gets allocated on the stack and the heap?。

标签： c pointers

【解决方案1】：

有 4 种不同的情况。

a) 全局变量和静态局部变量。对于这些，数组通常内置在可执行程序的文件中（通常分为几个部分 - 一个用于代码，一个用于初始化的只读数据，一个用于初始化数据，一个用于“初始化为零”/未初始化的数据） .大多数情况下，如果数组被初始化（例如int foo[44] = { 1, 2, 3 };），那么它将被放入正常的读/写数据部分（.data），如果它没有被初始化（例如int foo[44];），它将被放入“初始化为零”/未初始化的数据部分 (.bss) 以减小文件的大小。在（例如）.data 部分中分配空间与在可执行文件的.text 部分中为代码分配空间没有太大区别。在这种情况下内存不能被释放。

b) 局部变量（在函数内部，例如void foo(void) { int bar[44]; }）。在这种情况下，编译器通常会在堆栈上为其创建空间（并且不会“初始化为零”）。如果它被显式初始化，那么编译器将生成代码来初始化它，或者使用指令（如果数组很小），或者通过从数据部分中的隐藏副本复制数据（其中隐藏副本的分配方式与它相同'一直是一个全局变量）。在这种情况下，内存不能被显式释放，但会被隐式释放（如果/当你从函数返回时）。

c) 线程本地存储（例如__thread int foo[]）。在这种情况下，编译器通常会在线程本地存储中分配空间；如果数组被初始化，它还将在数据部分中创建一个隐藏副本（隐藏副本的分配方式与全局变量的分配方式相同）。在这种情况下内存不能被释放。

d) 动态分配的数组（例如int *myPointer = malloc(sizeof(int) * 44);）。对于这些，编译器不会在任何地方分配空间（运行时库会）。这是唯一可以显式释放内存的情况（例如free(myPointer);）。

注 1：上面的很多内容（我在“通常”使用的所有地方）都依赖于实现，编译器可能会做一些非常不同的事情；要么是因为“做不同”对编译器的输出更有意义，要么是因为编译器可以正确优化。

注 2：遗憾的是，大多数编译器无法正确优化。当数组没有被修改时，很难让他们使用.rodata 部分，即使你使用const。对于存在用于初始化的隐藏数组的情况，很难让他们分析内容并找到更复杂的模式（他们可以/将会对像int foo[] = {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}; } 这样的简单模式做得很糟糕）。如果你有一个像int hugeArray[12345678] = {4, 5, 6} 这样的全局数组，他们不会将数组放在.bss 部分并初始化它以减小文件大小，即使这样做很简单，等等）。

【讨论】：