C 语言中内存分配详解：栈区、堆区、全局区、常量区与代码区
目录
**C 语言中内存分配详解：栈区、堆区、全局区、常量区与代码区**一、内存分布总览二、栈区（Stack）1. 定义2. 特点3. 示例代码4. 栈溢出示例5. 调试技巧
三、堆区（Heap）1. 定义2. 特点3. 示例代码4. 常见问题5. 内存泄漏排查
四、全局区（数据段）1. 定义2. 特点3. 示例代码4. 查看数据段
五、常量区（只读数据段）1. 定义2. 特点3. 示例代码4. 段错误示例
六、代码区（Text 段）1. 定义2. 特点3. 示例
七、综合实例分析八、内存可视化工具九、内存管理建议十、总结对比表参考资料
在嵌入式系统、操作系统内核开发、系统编程等众多领域，C 语言都是一个不可替代的底层开发语言。而在 C 语言的学习与实践中，内存分配是必须深入掌握的核心内容之一。理解 C 程序运行时的内存结构，对于优化程序性能、排查内存相关 Bug、提高代码的可维护性都有着极其重要的作用。
本文将从整体架构入手，详细介绍 C 程序运行时内存的五大区域：栈区（Stack）、堆区（Heap）、全局/静态区（Data）、常量区（RO Data）、代码区（Text）。通过示例与底层原理相结合的方式，深入剖析每个区域的作用、特点、分配与释放机制、生命周期、常见问题与调试技巧。
一、内存分布总览
一个 C 程序在运行时，通常具有如下几块主要内存区域：
高地址
┌────────────────────────┐
│ 栈区（Stack） │ <---- 向下增长
├────────────────────────┤
│ 堆区（Heap） │ <---- 向上增长
├────────────────────────┤
│ BSS 段（未初始化的全局变量）│
├────────────────────────┤
│ Data 段（已初始化的全局变量）│
├────────────────────────┤
│ 只读数据段（常量区） │
├────────────────────────┤
│ 代码段（Text） │
└────────────────────────┘
低地址
注：以上是通用概念，具体实现视操作系统与平台架构而定。
二、栈区（Stack）
1. 定义
栈区主要用于存放函数的局部变量、函数参数、返回地址等。其由系统自动管理，编译器负责分配与释放。
2. 特点
自动分配与释放：函数调用时压栈，返回时出栈生命周期短：局部变量生命周期仅存在于函数调用期间存储效率高：不需要程序员管理大小受限：一般为几百 KB 到几 MB，超过容易导致栈溢出（stack overflow）
3. 示例代码
void func() {
int a = 10;
int b = 20;
}
变量 a 和 b 存储在栈区。
4. 栈溢出示例
void recursive() {
int arr[1024];
recursive();
}
递归调用导致栈空间持续增长，最终程序崩溃。
5. 调试技巧
使用 ulimit -s 设置栈大小（Linux）GDB 中通过 bt 查看调用栈信息
三、堆区（Heap）
1. 定义
堆区是由程序员显式分配和释放的内存区域，使用 malloc/calloc/realloc 分配，free 释放。
2. 特点
生命周期长：只要不手动释放就一直存在分配灵活：运行时动态决定大小易内存泄漏：忘记 free 会导致内存泄漏访问速度较慢：相比栈，堆的管理结构更复杂
3. 示例代码
int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
ptr[0] = 100;
free(ptr);
4. 常见问题
内存泄漏：未 free悬空指针：释放后未置空指针双重释放：对同一指针多次 free
5. 内存泄漏排查
使用 valgrind --leak-check=full ./a.out引入智能指针机制（C++）或封装内存管理模块
四、全局区（数据段）
1. 定义
包含全局变量与静态变量，分为：
.data：已初始化的全局变量和静态变量.bss：未初始化的全局变量和静态变量
2. 特点
生命周期贯穿程序整个运行周期编译期间已分配，运行时无需申请默认值：.bss 区变量默认初始化为 0
3. 示例代码
int global_var = 10; // .data 段
static int static_var; // .bss 段（未初始化）
4. 查看数据段
可通过 readelf -S a.out 或 objdump -h a.out 查看段信息。
五、常量区（只读数据段）
1. 定义
用于存储 const 修饰的全局或局部变量、字符串字面量等不可修改的数据。
2. 特点
只读：对其写操作会引发段错误（Segmentation fault）通常与 .rodata 段关联优化：编译器会自动合并常量
3. 示例代码
const int const_val = 100;
char* str = "Hello";
4. 段错误示例
char* str = "Hello";
str[0] = 'X'; // 段错误：只读区不可写
六、代码区（Text 段）
1. 定义
存储程序的机器指令代码，由编译器生成，链接器排布，操作系统加载到内存中。
2. 特点
只读：避免程序修改指令，提高安全性可共享：多个进程可以共享一份指令地址固定：通常不允许写入
3. 示例
函数本体即存储于代码区：
void print() {
printf("Hello\n");
}
七、综合实例分析
#include
#include
int g_var = 10; // .data
const int g_const = 20; // .rodata
void func() {
int a = 5; // Stack
static int b = 6; // .data
char* str = "test"; // .rodata
char* buf = malloc(10); // Heap
buf[0] = 'A';
free(buf);
}
int main() {
func();
return 0;
}
内存布局：
g_var 位于 .data 段g_const, "test" 位于 .rodata 段a 位于栈区b 位于 .data 段（静态变量）buf 指向堆区空间func() 代码位于代码区
八、内存可视化工具
readelf、objdump：分析 ELF 文件段分布gdb：查看变量地址，判断其所属区域valgrind：检测堆内存问题strace：跟踪内存系统调用
九、内存管理建议
**函数内大数组使用 **`` 避免栈溢出局部变量尽量栈分配，避免内存泄漏堆申请后立即判断是否为空释放后置空指针，防止悬空引用尽量避免全局变量，增加模块性与线程安全性合理使用 const，防止程序意外修改数据
十、总结对比表
区域生命周期分配方式是否可修改示例变量栈区函数调用期间自动是局部变量 int a堆区显式释放动态分配是malloc 变量全局区程序运行期间静态是int g常量区程序运行期间编译器分配否const int c代码区程序运行期间链接加载否函数体
参考资料
《深入理解计算机系统》—— Randal E. BryantLinux man 手册：man malloc, man elf, man objdumphttps://eli.thegreenplace.nethttps://wiki.osdev.org/Memory_Map
掌握 C 语言内存布局，是成为优秀系统级开发者的重要一环。希望本文的详解能够帮助你建立起清晰的内存区域认知，为今后的代码开发与调试打下坚实的基础。