静态内存分配和动态内存分配的区别

这是一个标准的面试问题：

动态内存分配

是在运行时使用 calloc()、malloc() 和朋友分配的内存。它有时也称为“堆”内存，尽管它与堆数据结构 ^ref 无关。

int * a = malloc(sizeof(int));

在调用 free() 之前，堆内存是持久的。换句话说，您控制变量的生命周期。

自动内存分配

这就是通常所说的“堆栈”内存，在您进入新范围时分配（通常是在调用堆栈上推送新函数时）。一旦你移出范围，自动内存地址的值是未定义的，它是一个error to access them。

int a = 43;

请注意，范围并不一定意味着功能。作用域可以嵌套在一个函数中，并且该变量将仅在它被声明的块中的作用域内。另请注意，未指定分配此内存的位置。 （在一个健全的系统上，它将在堆栈上，或注册进行优化）

静态内存分配

在编译时分配^*，变量在静态内存中的生命周期是lifetime of the program。

在 C 中，可以使用 static 关键字分配静态内存。范围只是编译单元。

事情变得更有趣了when the extern keyword is considered。当 extern 变量被定义时，编译器会为其分配内存。当 extern 变量声明时，编译器要求该变量在其他地方定义。未能声明/定义 extern 变量将导致链接问题，而未能声明/定义 static 变量将导致编译问题。

在文件范围内，静态关键字是可选的（在函数之外）：

int a = 32;

但不在函数范围内（函数内部）：

static int a = 32;

从技术上讲，extern 和 static 是 C 中两个独立的变量类。

extern int a; /* Declaration */
int a; /* Definition */

*关于静态内存分配的注意事项

说静态内存是在编译时分配的，这有点令人困惑，特别是如果我们开始考虑编译机和主机可能不一样，甚至可能不在同一个架构上。

最好认为静态内存的分配是由编译器处理的，而不是在编译时分配的。

例如，编译器可能会在编译后的二进制文件中创建一个大的 data 段，当程序加载到内存中时，程序的 data 段内的地址将用作分配内存的位置。如果使用大量静态内存，这具有使编译的二进制文件非常大的明显缺点。可以编写由不到六行代码生成的数 GB 二进制文件。另一种选择是让编译器注入初始化代码，该代码将在程序执行之前以其他方式分配内存。此代码将根据目标平台和操作系统而有所不同。在实践中，现代编译器使用启发式方法来决定使用哪些选项。您可以自己尝试通过编写一个小的 C 程序来分配一个包含 10k、1m、10m、100m、1G 或 10G 项的大型静态数组。对于许多编译器来说，二进制大小会随着数组的大小线性增长，超过某个点，随着编译器使用另一种分配策略，它会再次缩小。

注册内存

最后一个内存类是“寄存器”变量。正如预期的那样，寄存器变量应该分配在 CPU 的寄存器上，但实际上由编译器决定。您不能使用 address-of 将寄存器变量转换为引用。

register int meaning = 42;
printf("%p\n",&meaning); /* this is wrong and will fail at compile time. */

大多数现代编译器在选择哪些变量应该放在寄存器中时比你聪明:)

参考：

libc 手册

K&R 的 C 编程语言，附录 A，第 4.1 节，“存储类”。 (PDF)

C11 标准，第 5.1.2、6.2.2.3 节

维基百科也有关于静态内存分配、动态内存分配和自动内存分配的好页面

维基百科上的 C 动态内存分配页面

这个内存管理参考有更多关于动态分配器底层实现的细节。

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有三种类型的分配——静态的、自动的和动态的。

静态分配意味着，在程序启动时为变量分配内存。创建程序时，大小是固定的。它适用于在函数内部定义的全局变量、文件范围变量和使用 static 限定的变量。

自动内存分配发生在函数内部定义的（非静态）变量上，并且通常存储在堆栈中（尽管 C 标准不要求使用堆栈）。您不必使用它们保留额外的内存，但另一方面，也可以有限地控制此内存的生命周期。例如：函数中的自动变量只存在于函数完成之前。

void func() {
    int i; /* `i` only exists during `func` */
}

动态内存分配有点不同。您现在可以控制这些内存位置的确切大小和生命周期。如果你不释放它，你会遇到内存泄漏，这可能会导致你的应用程序崩溃，因为在某个时间点，系统无法分配更多的内存。

int* func() {
    int* mem = malloc(1024);
    return mem;
}

int* mem = func(); /* still accessible */

在上面的示例中，即使函数终止，分配的内存仍然有效且可访问。完成内存后，您必须释放它：

free(mem);

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静态内存分配：编译器为声明的变量分配所需的内存空间。通过操作符的地址，得到保留地址，这个地址可以分配给指针变量。由于大部分声明的变量都有静态内存，这将指针值分配给指针变量的方法称为静态内存分配。内存是在编译期间分配的。

动态内存分配：它使用malloc()或calloc()等函数动态获取内存。如果这些函数用于动态获取内存，并且这些函数返回的值被赋值给指针变量，这种赋值称为动态内存allocation.memory 在运行时被分配。

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静态内存分配：

变量被永久分配

分配在程序执行之前完成

它使用称为堆栈的数据结构来实现静态分配

效率较低

没有内存可重用性

动态内存分配：

仅当程序单元激活时才分配变量

分配是在程序执行期间完成的

它使用称为堆的数据结构来实现动态分配

更高效

有内存可重用性。不需要时可以释放内存

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静态内存分配和动态内存分配的区别

在程序开始执行之前（编译期间）分配内存。内存是在程序执行期间分配的。

执行期间不执行内存分配或释放操作。内存绑定在执行期间建立和销毁。

变量保持永久分配。仅在程序单元处于活动状态时分配。

使用堆栈和堆实现。使用数据段实现。

访问变量需要指针。不需要动态分配的指针。

比动态执行更快。执行比静态慢。

需要更多内存空间。所需的内存空间更少。

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静态内存分配是在编译期间执行 pf 程序之前分配的内存。动态内存分配是在运行时执行程序期间分配的内存。

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静态内存分配。分配的内存将在堆栈中。

int a[10];

动态内存分配。分配的内存将在堆中。

int *a = malloc(sizeof(int) * 10);

并且后者应该被释放，因为 C 中没有垃圾收集器（GC）。

free(a);

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