C语言探索之旅 | 第一部分第四课：变量的世界（一），内存那档事

做者 谢恩铭，公众号「程序员联盟」。 转载请注明出处。 原文：www.jianshu.com/p/e2954324e…

《C语言探索之旅》全系列

内容简介

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1. 前言
2. 不一样类型的存储器
3. 内存
4. 总结
5. 第一部分第四课预告

1. 前言

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通过上一课 C语言探索之旅 | 第一部分第三课：你的第一个程序 ，咱们已经知道怎么在屏幕上显示文字了。

暂时咱们也就只能作这么多了。而这是正常的，由于咱们还没学习很重要的编程知识：变量。

变量相关的知识点比较多，咱们会分为几课来学习：

• 内存那档事；
• 声明变量；
• 显示变量内容和提取输入内容。

这一课咱们学习电脑内存的知识。

每个正常人都有记忆，咱们的老朋友电脑也不例外，只不过它比咱们“厉害”，它的记忆（存储器）有好几种。

为何电脑要有好几种存储器呢？单单一种还不够吗？

不够：主要问题是咱们想要电脑有一个既快捷（可以很快提取信息）又容量大（可以存储不少数据）的存储器。

然而，你会哑然失笑，由于目前咱们尚未一种兼具快捷和大容量两种特性的存储器。更准确地说，高速存储器太贵，因此容量只能低一点。

所以，咱们只能给电脑配备：

• 或者是很高速可是低容量的存储器；
• 或者是大容量可是低速的存储器。

2. 不一样类型的存储器

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如下列出电脑的存储器类型，从速度最快到速度最慢排序：

1. 寄存器（Register）：位于处理器（Processor）上，存取速度很是快（由于“近水楼台先得月”）。

2. 高速缓存（Cache）：用于连接寄存器和内存。

3. 内存（Memory）：这是咱们编程时最常打交道的存储器，也是平时咱们买电脑时很关心的数据之一。

4. 硬盘（Hard Disk）：你确定不陌生，就是平时 Windows 电脑里的 C 盘，D 盘之类的（固然还有不少其余类型的硬盘，好比 U 盘，EEPROM，等），咱们在里面存储文件，照片，视频，等。

正如上面所说，咱们这里把存储器从最快（寄存器）到最慢（硬盘）作了分类。你应该能够推断出寄存器相比硬盘来讲，容量要小不少。

寄存器只能存储少许的数据，而硬盘则能够存储大量的数据。

当咱们说一个存储器慢的时候，实际上是相对电脑的处理速度而言的。

读取硬盘大概要耗费 8 毫秒，对于一台电脑来讲那已经很慢了（如今普通的家用电脑的运算速度都已经能够达到每秒几十亿次了，1 GHz 对应每秒 10 亿次；若是你的电脑主频是 2.5 GHz，那运算速度就是每秒 25 亿次；如今家用的双核电脑一般都能达到每秒 50 亿次运算（5 GHz）左右的水平）。

上面所说的内容，咱们须要掌握什么呢？

事实上，只须要关心一部分就够了。要知道在编程时，咱们基本上只和内存打交道。咱们在以后的课程中也会学习如何读写硬盘，在硬盘上建立文件。至于寄存器和高速缓存，咱们基本不关心，这是电脑的事。

固然，在一些很底层的语言中，好比汇编语言（Assembly，简称 ASM），咱们常常会用到寄存器。

我之前学生时代跟着王爽老师的《汇编语言》第二版学习了汇编，那本书写得挺好。

可是我想说的是，用汇编哪怕只是作个乘法，也是很不容易的。幸运的是，在 C语言（或其余大部分语言）中作乘法很简单。

还要记住一个很重要的知识点：上述四种存储器类型中，只有硬盘是能够永久保存数据的。其余的存储器（寄存器，高速缓存，内存）都是暂时性的存储器：当你关闭电脑时，这些存储器会被清空。

幸亏，当你从新开启电脑时，硬盘里的数据始终存在，因此你的电脑还知道本身姓甚名谁。

3. 内存

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既然咱们之后的大部分时间都要跟内存打交道，那岂能不来认识认识这位朋友呢？

咱们用变焦镜头的形式慢慢道来。

一开始看到的是咱们的电脑工做环境的总体图片：

上图中的鼠标，键盘，显示屏，你应该都不陌生吧，还有右边那个你们伙：主机箱。

咱们关心的是主机箱，由于咱们的内存在这里面。

固然，咱们的硬盘，寄存器和高度缓存也都在这个主机箱里。

咱们来开盖看看里面的内容吧：

看上去有点凌乱，不过不用担忧，咱们并不须要知道各部分的功能，咱们只须要关心咱们这一章的主角：内存。

它在哪呢？聪明如你可能已经发现了，我用红色框标识的那个区域就是内存所在。

我并无标出其余两种存储器：高速缓存和寄存器，由于它们实在过小了，不容易看到。

下图就是内存条的样子：

内存也常常被称为 RAM，是 Random Access Memory（随机存取存储器）的缩写。因此以后的课程咱们有时也会用 RAM 来称呼内存。

内存图示

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从外观上，即便咱们用显微镜来看内存条，也看不出个因此然来。咱们关心的是它内部的运做机制。

下面是一张内存机制的图示：

很精简是吧，由于咱们不须要知道太多细节。否则咱们可能会被告知：“你，你知道得太多了”。而后… 就没有而后了...

若是你能了解清楚上图，暂时也已经足够了。

如你所见，上图中咱们关心两列：

• 左边一列是地址： 内存地址是一个数，可以让电脑在内存里定位， 地址从 0 开始，到 3448765900126 结束。这里只是举个例子，我并不知道这个内存里有多少地址（不必定是到 3448765900126 结束），每一个内存条的容量是不一样的。通常来讲，内存条容量越大，地址数就越多，储存的信息也越多。

• 右边一列是值（数字）： 每个内存地址都储存一个数值，以便电脑以后使用，并且每一个地址只能存储一个值。

咱们的内存只能存储数字。

那你要问了，内存里怎么存储一个英语单词呢？

好问题。事实上，对于电脑来讲，字母也是以数字的形式呈现。一句话就是一连串的数字。

有一张表储存了数字和字母的对应关系，这张表被称为“ASCII 码表”。举个例子，数字 67 对应大写的字母 C。

咱们暂时不深究 ASCII 码表，以后的课程会再次提到。

因此上图其实不难理解，若是咱们要在内存中储存一个数，好比 5，内存会看看哪一个地址是可用的，而后在里面（好比地址 35487412）储存 5；以后内存再要取这个数值的时候，就直接去访问 35487412 这个地址，获得里面的数，是 5。

大致上内存的机制就是这样，暂时仍是有点模糊的，但在以后的章节，会愈来愈清晰，我向你保证。

7. 第一部分第五课预告

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今天的课就到这里，一块儿加油吧！

下一课：C语言探索之旅 | 第一部分第五课：变量的世界（二），变量声明

下一课咱们继续探寻 C语言变量的奇幻世界。

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我是 谢恩铭，公众号「程序员联盟」运营者，慕课网精英讲师 Oscar 老师，终生学习者。 热爱生活，喜欢游泳，略懂烹饪。 人生格言：「向着标杆直跑」