c - 数组在内存中存储在哪里？

Question

我试图了解如何在C程序中管理内存。我知道内存中包含以下部分:

初始化的数据段

BSS

堆栈

堆

代码

现在考虑以下程序:

#include <stdio.h>

int main(){
    int arr[4] = {1,2,3,4};
    int x = 10;

    printf("Hello World!");
}

在上面的程序中，arr和x都在main函数中本地声明。我认为这将意味着它们都将在函数堆栈上分配空间。
但是，当我在linux上运行size命令时，我发现该数组实际上是在数据段中分配的空间。
我在网上搜索了此信息，但发现有冲突的信息。一些回答说所有本地声明的变量都应进入堆栈，而另一些回答则说该数组应进入堆。我认为如果使用malloc为内存动态分配了内存，则数组会进入堆，在此示例中情况并非如此。

Answer 1

I have searched for this online but have found conflicting information.

请不要阅读随机博客或此类博客，因为它们通常包含不良信息。在Stack Overflow上，错误的信息倾向于被低估，或者至少通常会带有指出错误和谬误的注释。

In the above program, both arr and x are locally declared within the main function. I thought that this would mean that they would both be allocated space on the function stack.

C标准未指定应如何分配变量对象的内存。它仅指定对象具有存储期限，该期限定义了变量对象的生存期

静态，从程序开始到结尾

都有生命周期

自动，它将具有包含声明(或复合文字)的最里面的块{ ... }的生存期，直到块

结束

线程本地，它将具有线程

的生命周期

分配的对象，这些对象将从malloc/calloc/realloc/aligned_alloc一直存在，直到对应的free/realloc为止。

除此之外，C标准还规定了对象在其生命周期内

为其保留了内存

并具有一个常量地址(您可以使用&运算符进行观察)

现在，除此之外，还有一条 the so-called as-if规则，该规则指出，只要程序的外部行为相同，编译器就可以生成任何程序代码，外部行为意味着输入，输出，对易失对象的访问等。
程序中的变量具有自动存储持续时间，这意味着每次您输入 main函数时，您将拥有具有新生存期的新对象，直到 main函数结束。通常，这意味着它们将存储在堆栈中，因为它将以最小的开销很好地处理分配和释放。但是您的程序具有与外部程序相同的外部行为

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("Hello World!");
}

这意味着编译器可以完全消除这两个变量，而不会为其保留任何空间。
现在，如果您打印变量的地址:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int arr[4] = {1,2,3,4};
    int x = 10;

    printf("Hello World! %p, %p\n", (void *)arr, (void *)&x);
}

因为变量将其地址取走并用于输出，所以C无法对其进行优化。他们现在在堆栈上吗？好吧，C标准没有说。它们至少需要从 main的开始到结束都具有生命周期-但是C编译器可以决定不对其使用堆栈，因为该程序的外部行为与

#include <stdio.h>

static int arr[4] = {1,2,3,4};
static int x = 10;
    
int main(void) {
    printf("Hello World! %p, %p\n", (void *)arr, (void *)&x);
}

将这些变量放在静态数据段中；当然，地址会有所不同，但是C仍然不能保证特定对象在内存中的位置，只是它们将具有地址。