C语言学习之内存理解
文章目录
一、程序运行为什么要内存1.1 计算机的运行目的1.2冯洛伊曼结构和哈弗结构1.3动态内存DRAM,静态内存SRAM1.4为啥需要内存
二、位、字节、半字、字的概念和内存位宽2.1什么是内存2.2内存的大小2.3内存存放的模型2.4内存位宽2.5位，字节，半字、字的关系
三、内存的编址，寻址、对齐3.1 内存的编址方式3.2内存和数据类型的关系3.3内存对齐
四、如何操作内存4.1C 语言对内存地址的封装4.2 用数组访问内存4.3用指针访问地址
一、程序运行为什么要内存
1.1 计算机的运行目的
就像你打工是为了赚钱一样，所以计算机运行的目的也是为了得到一定的结果。再出及结果之前还有一个很重要的东西就是过程，有的人注重结果，有的人注重过程，有的人注重结果和过程。就类似于函数：
程序的本质就是很多函数相继运行的过程，如果程序不运行，那么就只是相当于一个一个字模和数字组合起来的占用内存的渣滓。只有程序运行起来，我们才能得到结果。
1.2冯洛伊曼结构和哈弗结构
冯诺依曼结构：数据和代码放在一起；
哈佛结构：数据和代码分开存放。
代码就是函数，单片机代码放在flash中。数据就是全局变量，和局部变量单片机放在RAM中。
1.3动态内存DRAM,静态内存SRAM
动态内存：就是程序员而分配的内存，malloc，需要程序员自己去释放，free。
静态内存：内存自己分配的，不需要我们自己去释放，比如定义的一个数组啊什么的。
1.4为啥需要内存
因为越大的程序越需要很多的数据来支撑，而数据是存放在内存的，所以需要内存。
同时管理内存也是一个很重要的过程，因为内存不是无限大的，循环利用才是一个优秀程序员应该必备的。
二、位、字节、半字、字的概念和内存位宽
2.1什么是内存
硬件角度：就是电脑的一个配件，需要他才能组成一个完整的计算机。
软件角度：就是一个一个随机访问的东西，只要你给地址，就可以访问这个地址的内存。就相当于你在超市，你付钱就可以买到东西，你付什么东西的钱，就可以买到什么东西。
2.2内存的大小
内存的大小在理论上是无穷大的，因为我们可以不停的加加，类似于数数，我可以从一不听的往后数，当然我们不可乱数，必须按照规矩来（也就是每个内存的地址都是唯一的不能改变）。
在实际上，我们的内存是有限的，就向你不可能修一座无线高的大楼，所以用操作系统来说，32位操作系统我们的的可以操作大小就是2的32次方（当然可能有部分偏差，很实际的例子就是我们8G的优盘，空间只有7个多G，没有8G）
2.3内存存放的模型
32位的内存存放方式：
16位内存：
8位内存
现在基本都是用的32位的芯片的。
2.4内存位宽
从上面几张图看来，内存位宽都是2的偶数倍，1,2,4,8…
从软件上来讲，我们的位宽可以是非0的任意整数，1，2，3，4.5…都可以，但是硬件做不出来的啊，所以我们再市场上看到不到这种奇数型的内存。
2.5位，字节，半字、字的关系
位：1 bit
字节：8位（8 bit）
半字：16位（16bit）
字：32位（32 bit）
双字：64位 （64 bit）
这个不是唯一性，因为有很多操作系统，window，Linux等等、但是他们的关系是不变的。
三、内存的编址，寻址、对齐
3.1 内存的编址方式
在理论上来说，内存的就是一个个的格子，这个格子有编号，这个格子有大小，可以装东西。这个格子的编号（唯一）和大小都是永久绑定的，这就是编址。
在程序运行的的时候，CPU不关心你的格子在哪里，有没有按照顺序来，CPU只关心你的地址在哪里（编号是多少
）。
这句话很重要：
内存的编址是以字节为单位的。
就是这格子占用了多大的空间？这个空间是固定的，都是1个字节。（可以看下面那张图，0123这个所有的格子都是1个字节的）
3.2内存和数据类型的关系
C语言的基本类型：int、char、short、long、float…等等
int 之所叫整形的数据，是因为他和CPU的位宽是一样的，比如32位的CPU，他的整形数据占用4个字节就是32位。
数据类型必须和内存相匹配才能获得最好的性能，否则可能效率低下甚至不工作。
在32位系统中，定义变量对好用int型，因为效率高，原因就是在32位系统中本身的内存也是32位的，与之相匹配。
当然char类型和short类型也可以执行，但是效率没有int类型高。
3.3内存对齐
以这张图为例子：
我们定义一个int类型的变量，我们给他分配内存的方式：
对齐：0123 这几个内存给他
非对齐：1234、2345、3456这几个内存都给他。
有什么区别呢，我们把这个内存编址看成一层一层的楼，如果0123这四个人住在一起，他们及交流不需要上下楼，是不是比起1234,2345、3456这几种方式来说快捷很多啊。
再举个极端的例子，假设我们定义了2个变量，一个char类型，一个int类型。char类型先入住，把0号房间占用了，那么接下来的int类型住那几个房间呢，答案是4567，那么是不是123这三个房间就空了呢，是的没错。但是我们不在乎，我们有钱，空着就空着。因为现在内存不像原来那么贵重，所以我们可以适当的浪费内存，保证效率。就像我们去卖电脑，你不会去买运行慢的但是拥有一个1T内存的电脑来打游戏，而是会选择一个运行起飞的256G的电脑。
四、如何操作内存
4.1C 语言对内存地址的封装
举个例子：上面程序来说，的实质就是编译器帮我们申请了1个int类型的内存格子，并且把这个符号a与这个内存绑定，以后我们用a的时候，编译器就会直接找到对应的内存。但是我们不知道这个内存的地址，也不需要知道。
C语言数据类型的本质含义：表示一个内存的长度和解析方法。
如何理解：
还是用这张图，首先地址里面有个地方存放的是0，我们就认为这个0从表格上的0号格子开始存储。
（int ） 0；首先int占用4个字节，从0开始存放0这个整形数，编译器看到这个0是一个整形数，需要占用4个格子，然后就把0123这四个格子一起给他，才能装下。
（char） 0；char占用一个字节，从0开始存放0这个整形数，编译器看到这个0是一个字符型，只要一个格子，所以就把0这个格子给他就好了。
（int *）0；这是一个整形指针，占用4个字节，从0开始存放0这个整形数，编译器看到这个0是一个指针，需要占用4个格子，然后就把0123这四个格子一起给他，才能装下。
（char *） 0；这是一个字符指针，占用4个字节，从0开始存放0这个整形数，编译器看到这个0是一个指针，需要占用4个格子，然后就把0123这四个格子一起给他，才能装下。
可以看到的是，0还是0他没变，只是他穿了不同马甲，但是他代表的是他对应的内存，让编译器认为他是那种类型。编译器不去刨根问底。看到他是什么类型，就给他分配对应类型需要占用的地址。
换个说法就是 int a；和char b；这两个定义a和b其实没有啥区别，你换成 int b和char a也是一样的，他的本质差距就是代表的地址不一样和编译器看待他的类型不一样（解析方法）。
4.2 用数组访问内存
区别在哪里：
int a：内存给a这个家伙分配4个字节大小的地址，并把为首的地址和a绑定起来.
int b[10]:内存给b这个家伙分配40个字节大小的地址，并把为首元素的的首地址和b绑定起来.
4.3用指针访问地址
记住一句话，指针就是地址。
int a;
int *p;
a和p都代表一个地址（假设为0x12345678）；
int a代表的是以0x12345678这个地址开头的四个格子里面存放的一个整形数。
int *p代表的是以0x12345678这个地址开头的四个格子里面存放的一个地址，这个地址代表的内存单元里面存放的是一个整形数。
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