c - 这段代码是如何占用内存的？

Question

我是 C 的新手，我想了解编译器是如何分配内存的。这是我为了解正在发生的事情而编写的一段代码:

#include<stdio.h>
int main(void){
    int x=10;
    char y='A';
    printf("x: %p \ny: %p\n", &x, &y);
    return 0;
}

输出:

x: 0x7fffcc33e10c
y: 0x7fffcc33e10b

Int占4bytes，Char占1byte。那么这些变量存放的位置怎么会是连续的呢？我无法理解这一点。

编辑:

正如@Rup 在下面的评论中所建议的那样，我尝试在代码中添加更多整数:

#include<stdio.h>
int main(void){
    int x=10;
    int m = 11;
    int n = 11;
    int o = 11;
    char y='A';
    printf("x: %p \nm: %p\nn: %p\no: %p\ny: %p\n", &x, &m, &n, &o, &y);
    return 0;
}

我得到了以下输出:

x: 0x7fff825c2e68
m: 0x7fff825c2e6c
n: 0x7fff825c2e70
o: 0x7fff825c2e74
y: 0x7fff825c2e67

y 的空间分配为 1 个字节，x、m、n、o 整数分配为 4 个字节。感谢您的所有回复。

Answer 1

如何为变量分配内存完全是实现的一个函数——答案因平台而异。变量不必按照声明的顺序排列，并且根据对齐要求，一个变量的末尾和另一个变量的开头之间可能存在“空洞”(未使用的字节)。

这是您的系统上可能发生的情况(所有字节值均为十六进制格式):

   +----+
y: | 41 | 0x7fffcc33e10b    
   +----+
x: | 0a | 0x7fffcc33e10c    // assuming little-endian representation
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10d
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10e
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10f
   +----+

在 x86 和类似的平台上，堆栈向递减的地址“向下”增长(x86 也是小尾数法，因此寻址字节是多字节对象的最低有效字节)。因此，x 被“首先”分配到地址 0x7fffcc33e10c，然后 y 被分配到下一个可用的对象地址。由于 y 是一个 char 并且只有一个字节宽，下一个可用地址是 0x7fffcc33e10b。如果 y 也是一个 4 字节的 int，那么下一个可用地址将是 0x7fffcc33e108，布局将是这样的:

   +----+
y: | 41 | 0x7fffcc33e108
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e109
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10a
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10b
   +----+
x: | 0a | 0x7fffcc33e10c    
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10d
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10e
   +----+
   | 00 | 0x7fffcc33e10f
   +----+

编辑

一个有趣的练习是声明

int x = 10;
char y = 'A';
int z = 20;

看看它们是如何布局的。如果它们按照声明的顺序排列，那么您可能会在 y 和 z 之间看到一个或多个未使用的字节，因为大多数平台要求多字节对象从偶地址。如果编译器决定将它们布局为 x、z、y，我不会感到惊讶，因为这样可以最大限度地减少任何此类“漏洞” ”。

编辑的编辑

自己试了一下，结果如下:

       Item         Address   00   01   02   03
       ----         -------   --   --   --   --
          x  0x7ffee73b8a78   0a   00   00   00    ....

          y  0x7ffee73b8a77   41   0a   00   00    A...

          z  0x7ffee73b8a70   14   00   00   00    ....

y 和 z 之间有三个未使用的字节，因此 4 字节对象显然必须与 4 的倍数的地址对齐。图形上，我们有

    +----+
z : | 14 | 0x7ffee73b8a70
    +----+ 
    | 00 | 0x7ffee73b8a71
    +----+
    | 00 | 0x7ffee73b8a72
    +----+
    | 00 | 0x7ffee73b8a73
    +----+
    | ?? | 0x7ffee73b8a74
    +----+
    | ?? | 0x7ffee73b8a75
    +----+
    | ?? | 0x7ffee73b8a76
    +----+
 y: | 41 | 0x7ffee73b8a77
    +----+
 x: | 0a | 0x7ffee73b8a78
    +----+
    | 00 | 0x7ffee73b8a79
    +----+
    | 00 | 0x7ffee73b8a7a
    +----+
    | 00 | 0x7ffee73b8a7b
    +----+