需要说明此C程序中的内存地址如何工作

Question

我有一个非常简单的C程序，出于自身的好奇心，我正在调查哪个内存地址用于分配局部变量。 我的程序是：

#include <stdio.h>

int main()
{
  char buffer_1[8], buffer_2[8], buffer_3[8];
  printf("address of buffer_1 %p\n", buffer_1);
  printf("address of buffer_2 %p\n", buffer_2);
  printf("address of buffer_3 %p\n", buffer_3);
  return 0;
}

输出如下：

address of buffer_1 0x7fff5fbfec30
address of buffer_2 0x7fff5fbfec20
address of buffer_3 0x7fff5fbfec10

我的问题是：为什么地址似乎越来越小？ 这有逻辑吗？ 谢谢。

Answer 1

允许编译器对您的自动变量执行任何所需的操作。 在这种情况下，看起来就像是将它们连续放置在堆栈上。 在当今使用的大多数流行系统上，堆栈向下增长。

Answer 2

大多数编译器在函数开始的第一步就为本地变量分配了堆栈内存。 内存被分配为单个连续块。 在这种情况下，显然，编译器可以自由地使用任何内存布局作为该块内的局部变量。 如果可以将它们放在那里，以便地址按声明的顺序增加。 或减少。 或随机安排。 这是一个实现细节。 而且背后没有太多逻辑。

在您的情况下，编译器很可能试图“假装”阵列的内存是顺序且独立地在堆栈中分配的（即使不是这种情况）。 如果在您的平台上堆栈向下增长（就像在许多平台上一样），则可以预期以后声明的对象将具有较小的地址。

但是同样，函数不会单独分配本地对象。 最重要的是，该语言无法保证本地对象地址之间的任何关系。 因此，没有真正的理由更喜欢一种排序方式。

Answer 3

C程序的输出与平台有关，与编译器有关。 不能仅有一个完美的答案，因为地址的安排根据以下因素而有所不同：系统是小字节序还是大字节序。 您正在编译哪种操作系统。 您要编译哪种内存体系结构。 您使用的是哪种类型的编译器（并且编译器也可能有错误），无论您使用的是64位还是32位平台。 还有更多。

但最重要的是处理器架构的类型。 :)

以下是每个处理器的堆栈增长策略列表：

x86,PDP11    Downwards
System z     In a linked list fashion, downwards, mostly.
ARM          Select-able and can grow in either up or downward.
Mostek6502   Downwards (but only 256 bytes).
SPARC        In a circular fashion with a sliding window, a limited depth stack. 
RCA1802A     Subject to SCRT(Standard Call and Return Technique) implementation.

但是，通常，您的编译器在编译时应将这些地址映射到生成的二进制文件中。 然后，在运行时，二进制文件可能会占用（或伪装成会占用）一组连续的内存地址。 在您的情况下，由C源打印的地址表明堆栈正在向下增长。

Answer 4

基本上，编译器负责为所有变量分配内存。 数组获取堆栈上的地址。 但这与您获得的输出无关。 基本上，问题是编译器当时发现连续空间（或内存块）为空，因此将其分配给程序。