朱有鹏笔记 c语言内存
计算机程序 = 代码 + 数据 计算机程序运行完得到一个结果，就是说
代码 + 数据 (经过运行后) = 结果
从宏观上来理解，代码就是动作，就是加工数据的动作；数据就是数字，就是被代码所加工的东西。
那么可以得出结论：程序运行的目的不外乎2个：结果、过程
用函数来类比：函数的形参就是待加工的数据（函数内还需要一些临时数据，就是局部变量），函数本体就是代码，函数的返回值就是结果，函数体的执行过程就是过程。
int add(int a, int b)
{
return a + b;
} // 这个函数的执行就是为了得到结果
void add(int a, int b)
{
int c;
c = a + b;
printf("c = %d.\n", c);
} // 这个函数的执行重在过程（重在过程中的printf），返回值不需要
int add(int a, int b)
{
int c;
c = a + b;
printf("c = %d.\n", c);
return c;
} // 这个函数又重结果又重过程
补充：形参
全称为“形式参数”是在定义函数名和函数体的时候使用的参数，目的是用来接收调用该函数时传递的参数。
形参的作用是实现主调函数与被调函数之间的联系，通常将函数所处理的数据，影响函数功能的因素或者函数处理的结果作为形参。没有形参的函数在形参表的位置应该写void。main 函数也可以有形参和返回值，其形参也称为命令行参数，由操作系统在启动程序时初始化，其返回值传递给操作系统。
函数
类型标识符 函数名 ( 形式参数列表 )
{
语句部分
}
形参和实参的特点
1、形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后则不能再使用该形参变量。
2、实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值，输入等办法使参数获得确定值。
3、实参和形参在数量上，类型上、顺序上应严格一致，否则就会发生类型不匹配的错误。
4、在一般传值调用的机制中只能把实参传送给形参，而不能把形参的值反向地传送给实参。因此在函数调用过程中，形参值发生改变，而实参中的值不会变化。而在引用调用的机制当中是将实参引用的地址传递给了形参，所以任何发生在形参上的改变实际上也发生在实参变量上。
形参和实参的对照实例（C语言版）
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本程序中定义了一个函数 s，该函数的功能是求∑ni 的值。在主函数中输入n 值，并作为实参，在调用时传送给s 函数的形参量n( 注意，本例的形参变量和实参变量的标识符都为n，但这是两个不同的量，各自的作用域不同)。在主函数中用printf 语句输出一次n 值，这个n 值是实参n 的值。在函数s 中也用printf 语句输出了一次n 值，这个n 值是形参最后取得的n 值。从运行情况看，输入n 值为100。即实参n 的值为100。把此值传给函数s 时，形参n 的初值也为100，在执行函数过程中，形参n的值变为5050。返回主函数之后，输出实参n 的值仍为100。可见实参的传值调用值不随形参的变化而变化。
5.当形参和实参不是指针类型时，在该函数运行时，形参和实参是不同的变量，他们在内存中位于不同的位置，形参将实参的内容复制一份，在该函数运行结束的时候形参被释放，而实参内容不会改变。
而如果函数的参数是指针类型变量,在调用该函数的过程中，传给函数的是实参的地址，在函数体内部使用的也是实参的地址，即使用的就是实参本身。所以在函数体内部可以改变实参的值。
形参改变实参的实例（C#语言版）
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输出的值为：
default value
change value
change value
在上面的"Main()”主 程序当中演示了实参"strArgument"的值在形参的作用域当中因形参"strParameter"的改变而改变了。（在C里面 是无法做到形参改变 实参值同步改变的。
只能通过传地址的方式
即参数类型为指针
这样 形参指向空间修改，可以使得实参指向空间同步修改，因为是同一块内存区域。
另外，在C++中，可以通过引用传参，来实现目的。）
动态内存DRAM和静态内存SRAM
DRAM是动态内存，SRAM是静态内存。详细细节自己baidu
冯诺依曼结构是：数据和代码放在一起。
哈佛结构是：数据和代码分开存在。
什么是代码：函数
什么是数据：全局变量、局部变量
在S5PV210中运行的linux系统上，运行应用程序时：这时候所有的应用程序的代码和数据都在DRAM，所以这种结构就是冯诺依曼结构；在单片机中，我们把程序代码烧写到Flash（NorFlash）中，然后程序在Flash中原地运行，程序中所涉及到的数据（全局变量、局部变量）不能放在Flash中，必须放在RAM（SRAM）中。这种就叫哈佛结构。（存疑）
结构
使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中央处理器、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器也采用了冯·诺依曼结构。
1945年，冯·诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理，后来，人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯·诺依曼型结构”计算机。冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输。
冯·诺曼结构处理器具有以下几个特点：必须有一个存储器；必须有一个控制器；必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。
哈佛结构
哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度，如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度，而数据是8位宽度。
哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令。使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多，除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片，还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11。
哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构，目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。
例如最常见的卷积运算中, 一条指令同时取两个操作数, 在流水线处理时, 同时还有一个取指操作,如果程序和数据通过一条总线访问,取指和取数必会产生冲突，而这对大运算量的循环的执行效率是很不利的。哈佛结构能基本上解决取指和取数的冲突问题。而对另一个操作数的访问，就只能采用Enhanced哈佛结构了，例如像TI那样，数据区再split，并多一组总线。或向AD那样，采用指令cache，指令区可存放一部分数据。
在DSP算法中，最大量的工作之一是与存储器交换信息，这其中包括作为输入信号的采样数据、滤波器系数和程序指令。例如，如果将保存在存储器中的2个数相乘，就需要从存储器中取3个二进制数，即2个要乘的数和1个描述如何去做的程序指令。DSP内部一般采用的是哈佛结构，它在片内至少有4套总线：程序的数据总线，程序的地址总线，数据的数据总线和数据的地址总线。这种分离的程序总线和数据总线，可允许同时获取指令字(来自程序存储器)和操作数(来自数据存储器)，而互不干扰。这意味着在一个机器周期内可以同时准备好指令和操作数。有的DSP芯片内部还包含有其他总线，如DMA总线等，可实现单周期内完成更多的工作。这种多总线结构就好像在DSP内部架起了四通八达的高速公路，保障运算单元及时地取到需要的数据，提高运算速度。因此，对DSP来说，内部总线是个资源，总线越多，可以完成的功能就越复杂。超级哈佛结构(superHarvard architecture，缩写为SHARC)，它在哈佛结构上增加了指令cache(缓存)和专用的I/O控制器。
哈佛结构处理器有两个明显的特点：使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
改进的哈佛结构，其结构特点为：以便实现并行处理；具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输。
两者区别
冯·诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：把需要的程序和数据送至计算机中；必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力；能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力；能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作；能够按照要求将处理结果输出给用户。
哈佛结构是为了高速数据处理而采用的，因为可以同时读取指令和数据（分开存储的）。大大提高了数据吞吐率，缺点是结构复杂。通用微机指令和数据是混合存储的，结构上简单，成本低。假设是哈佛结构：你就得在电脑安装两块硬盘，一块装程序，一块装数据，内存装两根，一根储存指令，一根存储数据……
是什么结构要看总线结构的。51单片机虽然数据指令存储区是分开的，但总线是分时复用的，所以顶多算改进型的哈佛结构。ARM9虽然是哈佛结构，但是之前的版本也还是冯·诺依曼结构。早期的X86能迅速占有市场，一条很重要的原因，正是靠了冯·诺依曼这种实现简单，成本低的总线结构。处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的，但是由于内部CACHE的存在，因此实际上内部来看已经算是改进型哈佛结构的了。至于优缺点，哈佛结构就是复杂，对外围设备的连接与处理要求高，十分不适合外围存储器的扩展。所以早期通用CPU难以采用这种结构。而单片机，由于内部集成了所需的存储器，所以采用哈佛结构也未尝不可。处理器，依托CACHE的存在，已经很好的将二者统一起来了。
内存是用来存储可变数据的，数据在程序中表现为全局变量、局部变量等（在gcc中，其实常量也是存储在内存中的）（大部分单片机中，常量是存储在flash中的，也就是在代码段），对我们写程序来说非常重要，对程序运行更是本质相关。
所以内存对程序来说几乎是本质需求。越简单的程序需要越少的内存，而越庞大越复杂的程序需要更多的内存。内存管理是我们写程序时很重要的话题。我们以前学过的了解过的很多编程的关键其实都是为了内存，譬如说数据结构（数据结构是研究数据如何组织的，数据是放在内存中的）和算法（算法是为了用更优秀更有效的方法来加工数据，既然跟数据有关就离不开内存）。
对于计算机来说，内存容量越大则可能性越大，所以大家都希望自己的电脑内存更大。我们写程序时如何管理内存就成了很大的问题。如果管理不善，可能会造成程序运行消耗过多的内存，这样迟早内存都被你这个程序吃光了，当没有内存可用时程序就会崩溃。所以内存对程序来说是一种资源，所以管理内存对程序来说是一个重要技术和话题。
先从操作系统角度讲：操作系统掌握所有的硬件内存，因为内存很大，所以操作系统把内存分成1个1个的页面（其实就是一块，一般是4KB），然后以页面为单位来管理。页面内用更细小的方式来以字节为单位管理。操作系统内存管理的原理非常麻烦、非常复杂、非常不人性化。那么对我们这些使用操作系统的人来说，其实不需要了解这些细节。操作系统给我们提供了内存管理的一些接口，我们只需要用API即可管理内存。
譬如在C语言中使用malloc free这些接口来管理内存。
没有操作系统时：在没有操作系统（其实就是裸机程序）中，程序需要直接操作内存，编程者需要自己计算内存的使用和安排。如果编程者不小心把内存用错了，错误结果需要自己承担。
再从语言角度来讲：不同的语言提供了不同的操作内存的接口。
譬如汇编：根本没有任何内存管理，内存管理全靠程序员自己，汇编中操作内存时直接使用内存地址（譬如0xd0020010），非常麻烦；
譬如C语言：C语言中编译器帮我们管理直接内存地址，我们都是通过编译器提供的变量名等来访问内存的，操作系统下如果需要大块内存，可以通过API（malloc free）来访问系统内存。裸机程序中需要大块的内存需要自己来定义数组等来解决。
什么是内存
从硬件角度：内存实际上是电脑的一个配件（一般叫内存条）。根据不同的硬件实现原理还可以把内存分成SRAM和DRAM（DRAM又有好多代，譬如最早的SDRAM，后来的DDR1、DDR2·····、LPDDR）
从逻辑角度：内存是这样一种东西，它可以随机访问（随机访问的意思是只要给一个地址，就可以访问这个内存地址）、并且可以读写（当然了逻辑上也可以限制其为只读或者只写）；内存在编程中天然是用来存放变量的（就是因为有了内存，所以C语言才能定义变量，C语言中的一个变量实际就对应内存中的一个单元）。
内存编址方法
内存在逻辑上就是一个一个的格子，这些格子可以用来装东西（里面装的东西就是内存中存储的数），每个格子有一个编号，这个编号就是内存地址，这个内存地址（一个数字）和这个格子的空间（实质是一个空间）是一一对应且永久绑定的。这就是内存的编址方法。
在程序运行时，计算机中CPU实际只认识内存地址，而不关心这个地址所代表的空间在哪里，怎么分布这些实体问题。因为硬件设计保证了按照这个地址就一定能找到这个格子，所以说内存单元的2个概念：地址和空间是内存单元的两个方面。
内存和数据类型的关系
C语言中的基本数据类型有：char short int long float double
int 整形（整数类型，这个整就体现在它和CPU本身的数据位宽是一样的）譬如32位的CPU，整形就是32位，int就是32位。
数据类型和内存的关系就在于：
数据类型是用来定义变量的，而这些变量需要存储、运算在内存中。所以数据类型必须和内存相匹配才能获得最好的性能，否则可能不工作或者效率低下。
在32位系统中定义变量最好用int，因为这样效率高。原因就在于32位的系统本身配合内存等也是32位，这样的硬件配置天生适合定义32位的int类型变量，效率最高。也能定义8位的char类型变量或者16位的short类型变量，但是实际上访问效率不高。
在很多32位环境下，我们实际定义bool类型变量（实际只需要1个bit就够了）都是用int来实现bool的。也就是说我们定义一个bool b1;时，编译器实际帮我们分配了32位的内存来存储这个bool变量b1。编译器这么做实际上浪费了31位的内存，但是好处是效率高。
问题：实际编程时要以省内存为大还是要以运行效率为重？答案是不定的，看具体情况。很多年前内存很贵机器上内存都很少，那时候写代码以省内存为主。现在随着半导体技术的发展内存变得很便宜了，现在的机器都是高配，不在乎省一点内存，而效率和用户体验变成了关键。所以现在写程序大部分都是以效率为重。
C语言如何操作内存（笔记4.1.5处）
C语言中数据类型的本质含义是：表示一个内存格子的长度和解析方法。
数据类型决定长度的含义：我们一个内存地址（0x30000000），本来这个地址只代表1个字节的长度，但是实际上我们可以通过给他一个类型(int)，让他有了长度(4)，这样这个代表内存地址的数字(0x30000000)就能表示从这个数字(0x30000000)开头的连续的n(4)个字节的内存格子了(0x30000000 + 0x30000001 + 0x30000002 + 0x30000003)
数据类型决定解析方法的含义：譬如我有一个内存地址（0x30000000），我们可以通过给这个内存地址不同的类型来指定这个内存单元格子中二进制数的解析方法。譬如我 (int)0x30000000，含义就是(0x30000000 + 0x30000001 + 0x30000002 + 0x30000003)这4个字节连起来共同存储的是一个int型数据；那么我(float)0x30000000，含义就是(0x30000000 + 0x30000001 + 0x30000002 + 0x30000003)这4个字节连起来共同存储的是一个float型数据；
C语言中，函数就是一段代码的封装。函数名的实质就是这一段代码的首地址。所以说函数名的本质也是一个内存地址。
用指针来间接访问内存（4.1.5.2）
C语言中的指针，全名叫指针变量，指针变量其实很普通变量没有任何区别。譬如int a和int *p其实没有任何区别，a和p都代表一个内存地址（譬如是0x20000000），但是这个内存地址（0x20000000）的长度和解析方法不同。a是int型所以a的长度是4字节，解析方法是按照int的规定来的；p是int *类型，所以长度是4字节，解析方法是int *的规定来的（0x20000000开头的连续4字节中存储了1个地址，这个地址所代表的内存单元中存放的是一个int类型的数）。
指针大小为什么与类型无关
因为它的大小与硬件有很大关系
相信这个问题很多像我一样的新人都不知道。我们的内存中有各种各样的数据，整型、浮点型、字符型等等。这些数据在内存中占据不同大小的储存空间，故用sizeof运算符（注：sizeof是种运算符而不是函数，它在编译时发挥作用）进行运算时结果是不同的。然而不同类型的指针在相同系统环境下进行这种运算时结果却是相同的。为什么呢？
众所周知，C语言中的指针描述的是内存中的地址。而内存地址这种东西则是由CPU进行编址的。对于一个4位的CPU来讲，它能同时输出的数据为4位，即0000-1111共2^4 种情况，故这些二进制数字只能对应到16个位置的内存地址，即CPU仅能识别出16个内存地址。即便你的内存再大，它也显示只有16个位置的内存可用。这种原理同样应用于32位和64位的CPU。
32位的CPU能同时呈现32个位的数据，故有2^32 种情况，对应到2^32 个内存位置也就是最大3.85GB大小，因此32位的系统只能支持最大4GB的内存。相比之下，64位的CPU能同时吞吐2^64 位的数据，这显然能够对应到2^64 个内存的地址，而理论上这个大小换算成10进制则是相当大的数，如果对应到内存，此时一个很大的内存。所以我们说64位系统理论支持无穷大内存（这里的无穷大只是一种概念，因为我们不可能用到如此巨大容量的内存）。
综上，因为指针存放的是地址，所以32位内存，共4个字节；64位系统的64位地址共8个字节——你应该明白什么了吧！没错，32位指针4字节，64位指针8字节。
当然，CPU只是影响指针大小的首要因素，除了它之外还要看操作系统和编译器的位数。这里指针的大小由这三个东西中位数最小的那项决定。比如，如果CPU、系统都是64位的，但编译器是32位的，那么很显然指针只能是32位4字节大小。
指针的大小到底是由谁决定？是多少？
搜了一下相关资料。。。居然发现回答不统一，很多人也同样是糊里糊涂。
下面对这个问题做一个系统的整理和分析：
首先，介绍几个基本概念：（主要摘自百度百科）
字长：在同一时间中处理二进制数的位数叫字长。通常称处理字长为8位数据的CPU叫8位CPU，32位CPU就是在同一时间内处理字长为32位的二进制数据。二进制的每一个0或1是组成二进制的最小单位,称为一个比特（bit）。
一般说来，计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。字长与计算机的功能和用途有很大的关系， 是计算机的一个重要技术指标。字长直接反映了一台计算机的计算精度，为适应不同的要求及协调运算精度和硬件造价间的关系，大多数计算机均支持变字长运算， 即机内可实现半字长、全字长（或单字长）和双倍字长运算。在其他指标相同时，字长越大计算机的处理数据的速度就越快。早期的微机字长一般是8位和16 位，386以及更高的处理器大多是32位。目前市面上的计算机的处理器大部分已达到64位。
字长由微处理器（CPU）对外数据通路的数据总线条数决定。
最小可寻址单位：内存的最小可寻址单位通常都是字节。也就是说一个指针地址值可对应内存中一个字节的空间。
寻址空间：寻址空间一般指的是CPU对于内存寻址的能力。CPU最大能查找多大范围的地址叫做寻址能力 ，CPU的寻址能力以字节为单位 （字节是最小可寻址单位），如32位寻址的CPU可以寻址2的32次方大小的地址也就是4G，这也是为什么32位寻址的CPU最大能搭配4G内存的原因 ，再多的话CPU就找不到了。
这里CPU的寻址位数是由地址总线的位数决定，32位CPU的寻址位数不一定是32位，因为32位CPU中32的意义为字长。
有关寻址范围计算解释，对于32位寻址的CPU，其地址值为32位的二进制数，所以可以表示的最大地址为2的32次方(即4G，最大内存空间为4GB，这里G表示数量、GB表示容量)。同时我们不难看出，一个指针的值就是一个32位的二进制数，32位对应4字节(Byte)。 所以，指针的大小实际上是由CPU的寻址位数决定，而不是字长。
再来分析一下如下的情况：
32位处理器上32位操作系统的32位编译器，指针大小4字节。
32位处理器上32位操作系统的16位编译器，指针大小2字节。
32位处理器上16位操作系统的16位编译器，指针大小2字节。
16位处理器上16位操作系统的16位编译器，指针大小2字节。
这从结果看起来指针的大小和编译器有关？？
实际不是这样的，有这样的结果是因为以上几种情况，处理器当前运行模式的寻址位数是不一样的，如下：
Intel 32位处理器32位运行模式，逻辑寻址位数32，指针也就是32位，即4个字节
Intel 32位处理器16位虚拟机运行模式，逻辑寻址位数16，指针也就是16位，即2个字节
编译器的作用是根据目标硬件（即CPU）的特性将源程序编译为可在该硬件上运行的目标文件。如果一个编译器支持某32位的CPU，那么它就可以将源程序编译为可以在该CPU上运行的目标文件。该源程序中指针大小也会被编译器根据该CPU的寻址位数（如32位）编译选择为4字节。
综上可得：指针大小是由当前CPU运行模式的寻址位数决定！
用数组来管理内存（笔记4.1.5.4处）
数组管理内存和变量其实没有本质区别，只是符号的解析方法不同。（普通变量、数组、指针变量其实都没有本质差别，都是对内存地址的解析，只是解析方法不一样）。
来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4fd9844201010n3v.html
https://blog.****.net/Jack_Lantern/article/details/52136133