好的，这次我们来一个全面且系统的讲解。C语言程序的内存布局是一个经典的“五大分区”模型，理解了它，就理解了C程序的运行骨架。
C程序的内存布局：五大分区
一个典型的C程序在内存中（特指虚拟内存空间）会被划分为以下几个关键区域，从低地址到高地址大致如下：
1. 代码区 / 文本区
2. 常量区
3. 静态区/全局区 （通常进一步细分为初始化数据段和未初始化数据段）
4. 堆区
5. 栈区
下面我们逐一深入剖析。
1. 代码区
存放内容：CPU执行的机器指令，也就是你编译后的程序二进制代码。
特点：
只读：这是最重要的特性，防止程序指令被意外修改。
共享：多个相同的程序（例如同时运行两个记事本）可以共享同一份代码区，以节省内存。
大小固定：在程序加载时就已经确定。
2. 常量区
存放内容：字符串常量、被const修饰的全局变量等。char *p = "Hello, World!"; // 字符串 "Hello, World!" 就存储在常量区
const int global_const = 100; // global_const 也存储在常量区/只读数据段
特点：
只读：任何试图修改常量区内容的操作（如p[0] = 'h';）都会导致段错误，这是未定义行为。
注意：const修饰的局部变量不在常量区，而是在栈区。
3. 静态区/全局区
这个区域存放生命周期与整个程序等长的数据，在程序启动时分配，程序结束时才释放。它通常分为两部分：
初始化数据段
存放内容：已初始化的全局变量和静态变量（static）。
int global_var = 10; // 已初始化全局变量，在此区域
static int static_var = 20; // 已初始化静态变量，在此区域
void func() {
static int local_static_var = 30; // 已初始化局部静态变量，也在此区域！
}
未初始化数据段
存放内容：未初始化的全局变量和静态变量。
在程序开始执行之前，系统会自动将这些数据初始化为0（对于指针是NULL）。
int global_uninit_var; // 未初始化全局变量，在此区域，默认为0
static int static_uninit_var; // 未初始化静态变量，在此区域，默认为0
静态区的核心特点：生命周期贯穿整个程序。无论静态变量是全局的还是函数内部的，它们都只被初始化一次，且值在函数调用之间保持不变。
4. 堆区
这是我们之前讨论的重点，这里再强调一下其全局视角。
存放内容：所有由程序员手动进行动态内存分配的数据。
管理方式：通过malloc, calloc, realloc申请，通过free释放。
增长方向：向高地址增长。
特点：
空间巨大：仅受限于有效的虚拟内存大小。
生命周期手动控制：分配和释放的时机完全由程序员控制，极其灵活，但也带来了责任。
分配速度相对较慢：需要在堆内存空间中查找和分配合适大小的块。
堆区的管理是C语言编程的核心和难点。
5. 栈区
存放内容：局部变量、函数参数、函数返回地址、保存的上下文信息等。void func(int param) { // 参数 param 在栈上
int local_var = 5; // 局部变量 local_var 在栈上
// ...
}
管理方式：由编译器自动管理。函数调用时压栈，函数返回时弹栈。
增长方向：向低地址增长。这正是栈和堆最重要的区别之一。
特点：
高效快速：分配和释放只是栈指针的移动。
生命周期自动：与函数作用域绑定。
空间有限：大小通常预先设定（如8MB），过度使用（深递归、大数组）会导致栈溢出。
全局视角：图解与互动
我们可以用一个简单的图表来建立整体概念：
高地址
+----------------------+
| ... |
| 栈区 | <-- 向低地址增长（栈顶）
+----------------------+
| | |
| v |
| ... |
| ^ |
| | |
+----------------------+
| 堆区 | <-- 向高地址增长
+----------------------+
| 静态/全局区 | <-- 全局变量、静态变量
+----------------------+
| 常量区 | <-- 字符串常量等（只读）
+----------------------+
| 代码区 | <-- 程序指令（只读）
低地址
一个重要现象：由于栈向低地址增长，而堆向高地址增长，所以它们之间存在一块“空白区域”。随着两者的不断使用，这个区域会逐渐变小。如果堆和栈“碰头”了，就意味着可用的动态内存和栈内存都耗尽了。
综合示例与总结
让我们用一个例子将所有这些区域串联起来：
#include
#include
#include
int global_init = 1; // 静态区（初始化段）
int global_uninit; // 静态区（未初始化段，默认为0）
static int static_var = 10; // 静态区（初始化段）
const int global_const = 100; // 常量区（只读）
char *global_str = "Hello"; // global_str指针在静态区，它指向的"Hello"在常量区
void func(int stack_param) { // stack_param 在栈区
int local_var = 2; // local_var 在栈区
static int local_static = 3; // local_static 在静态区！生命周期是整个程序
char *local_str = "World"; // local_str指针在栈区，它指向的"World"在常量区
// 在堆上分配内存
int *heap_mem = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // heap_mem指针在栈区，但它指向的10个int在堆区
printf("栈变量: %d\n", local_var);
printf("静态局部变量: %d (地址和全局变量一样在静态区)\n", local_static);
// 使用堆内存...
heap_mem[0] = 100;
// 必须手动释放堆内存！
free(heap_mem);
// heap_mem = NULL; // 好习惯：防止野指针
}
int main() {
int main_var = 4; // main_var 在栈区
func(main_var);
return 0;
}
总结表格：
内存区域
存放内容
生命周期
管理方式
特点
代码区
二进制机器指令
程序开始到结束
编译器/系统
只读、共享
常量区
字符串常量、const全局变量
程序开始到结束
编译器/系统
只读，修改会崩溃
静态区/全局区
全局变量、静态变量
程序开始到结束
编译器/系统
初始化段和未初始化段（默认为0）
堆区
动态分配的内存
malloc 到 free
程序员手动
大、灵活、易出错（泄漏、碎片）
栈区
局部变量、函数参数等
函数调用开始到结束
编译器自动
快、小、自动管理、可能溢出
理解这五大分区，是写出高效、稳定C程序的基础，也是分析复杂指针问题和内存相关Bug的关键。