最近花了點時間讀了《深入理解C指針》這本書，讀完這本書后，對于之前嵌入式C語言開發中很多一知半解的地方豁然開朗。對于之前學習以及工作中，很多沒有注意的問題，也有了更加深刻的理解和認識。今天就花點時間整理下這段時間讀完這本書后的所學所得，也方便后續查看。

我們在開發C語言程序的時候，程序需要在編譯器中編譯后，才能在對應產品中運行。在程序運行的過程中，內存的分配一般分為以下幾個部分：

堆（heap）
棧（stack）
BSS區
數據區
代碼區

對于我們平時開發的C程序，加載到處理器的內存中運行，呈現出來的結構就大概分為以上五個區域。為了更好地理解，我們可以根據下面這張圖去理解。

下面我們簡單地對上述幾個區域做一下介紹。首先從代碼區開始。

代碼區

我們需要了解的是，我們在使用C語言開發產品程序代碼的時候，最終的開發好的程序是并不能直接在產品的處理器中直接運行的。而是需要經過編譯器的編譯，最終將我們的代碼轉換成CPU處理器所能夠理解的機器指令，才能在CPU中正常運行。而代碼區，我們可以簡單地理解為我們編寫好的程序（已經轉換為機器指令的程序代碼）存放的地方。CPU處理器會從這個地方取出機器指令去完成對應的操作，最終實現我們想讓CPU所實現的功能（簡單的算術運算，或者對應的硬件操作等）。

棧區

棧區，這個區域不需要我們去維護管理，在程序運行的過程中，會自動的分配和釋放。可能有些人不太能理解這個區域是做什么用的，這里我們簡單地做一下介紹。

我們在開發嵌入式C程序代碼的過程中，經常會在定義一些函數，去完成特定的功能（例如：定義一個addfunc函數用于實現兩個數的加法運算，或者說更加復雜的，定義一個函數來對一個鏈表進行查詢操作），在這些函數中，我們不可避免地，會去定義一些局部變量（局部變量的概念就不在這里做介紹了，不理解的建議去過一遍譚浩強的C語言程序開發）。在程序運行的過程中，我們需要一個地方去存儲我們定義的這些局部變量，調用函數時的參數值，返回值等，而這個地方就是棧。

棧區是處于不斷變化的狀態中，舉個例子，當前，程序運行在main函數中，此時棧中存儲的則是main函數中我們定義的一些局部變量。這個時候，假如我們在main函數中去調用其他函數，那么，棧中會自動進行出棧操作，然后再進行入棧操作，將我們調用的那個函數的相關的局部變量，函數參數，返回值等都壓入到棧中。如下圖所示：

最先開始，程序從main函數開始運行，在調用addfunc函數之前，棧中的存儲內容可能是這樣的。

而在調用了addfunc函數后，棧區的內容就會被自動地替換為addfunc函數中的局部變量等內容。在返回main函數后，又會自動進行出棧入棧操作。

我們在不斷地調用函數的同時，也自動不斷地進行入棧以及出棧的操作，也就是說，我們定義的局部變量，實際上是在內存上不是一直會存在的，可能會在某一次的入棧及出棧操作中被覆蓋掉。舉個例子，我們可以試著編譯運行下面這段代碼。

這里我們在main函數中定義了一個局部變量a和b，以及一個res變量。接著我們調用addfunc函數，先將a和b變量的值進行相加，然后存儲到res變量中。最后輸出結果。看到這里，如果對C語言有點基礎的朋友，就知道這種做法是得不到我們想要的預期結果的。而這就是因為我們程序在運行過程中，棧區不斷進行入棧出棧導致的。我們在main函數中定義了a，b和res后，調用addfunc函數，此時棧區會進行出棧以及入棧操作，在addfunc函數中，做完加法運算后，res變量的值存儲在棧中某個地址中，但是在addfunc函數返回后，會被下一次出棧入棧操作給覆蓋掉。因此我們得不到我們想要的結果。

堆區

上面介紹完棧區后，我們這里再簡單說下堆區。其實堆區和棧區，指向的是同一片內存區域。不同的是，這兩個區域在這一塊內存區域的兩頭，隨著程序的運行，根據需要，一個不斷向下增長，一個不斷向上增長。（如下圖）這也是我們經常喜歡說“堆棧“，而不是將這兩個地方單獨說”棧區“或”堆區“的原因。

堆區不同于棧區的另一個地方，就是我們程序想要在堆上開辟內存使用，方法不同于棧。在C程序中，我們定義了一個局部變量并賦值，這個過程可以理解為我們在棧上開辟了一個空間來使用，而且我們不需要去理會這個空間后續的回收問題。但是在堆上開辟空間的方法則不同。我們可以調用malloc函數在堆上開辟我們所需要使用的內存空間。在最后這段空間使用完畢后，則需要我們再調用free函數來釋放掉我們申請的這段空間。否則就會發生內存泄露問題。當內存泄露的次數多了，則可能出現堆棧溢出。簡單的說，就是我們一直向系統索要內存空間來使用，卻忘記了“歸還“，系統內存空間是有限的，當系統內存空間不夠程序運行使用時，則會導致堆棧溢出，程序再也無法正常運行。