问：程序运行为何须要内存？

本章知识点主要来自朱有鹏老师视频课，部分本身添加总结

什么是内存？（硬件和逻辑两个角度）

从硬件角度：内存其实是电脑的一个配件（通常叫内存条）。根据不一样的硬件实现原理还能够把内存分红SRAM和DRAM（DRAM又有好多代，譬如最先的SDRAM，后来的DDR一、DDR2·····、LPDDR）

从逻辑角度：内存是这样一种东西，它能够随机访问（随机访问的意思是只要给一个地址，就能够访问这个内存地址）、而且能够读写（逻辑上固然也能够限制其为只读或者只写）；内存在编程中自然是用来存放变量的（就是由于有了内存，因此C语言才能定义变量，C语言中的一个变量实际就对应内存中的一个单元）。

计算机程序运行的目的是什么？

计算机为何须要编程？编程已经编了不少年，已经写了不少程序，为何还须要另外写程序？计算机有这个新的程序到底为了什么？

程序的目的是为了去运行，程序运行是为了获得必定的结果。

计算机就是用来计算的，全部的计算机程序其实都是在作计算。计算就是在计算数据。

因此计算机程序中很重要的部分就是数据。

计算机程序 = 代码 + 数据                计算机程序运行完获得一个结果，就是说代码 + 数据 (通过运行后) = 结果

从宏观上来理解，代码就是动做，就是加工数据的动做；数据就是数字，就是被代码所加工的东西。

那么能够得出结论：程序运行的目的不外乎2个：结果、过程

用函数来类比： 函数的形参就是待加工的数据（函数内还须要一些临时数据，就是局部变量）， 函数本体就是代码， 函数的返回值就是结果， 函数体的执行过程就是过程。 int add(int a, int b) { return a + b; } // 这个函数的执行就是为了获得结果 void add(int a, int b) { int c; c = a + b; printf("c = %d.\n", c); } // 这个函数的执行重在过程（重在过程当中的printf），返回值不须要 int add(int a, int b) { int c; c = a + b; printf("c = %d.\n", c); return c; } // 这个函数又重结果又重过程

计算机程序运行过程

计算机程序的运行过程，其实就是程序中不少个函数相继运行的过程。程序是由不少个函数组成的，程序的本质就是函数，函数的本质是加工数据的动做。

什么是代码？：函数

什么是数据？：全局变量、局部变量

总结：为何须要内存呢？

内存是用来存储可变数据的，数据在程序中表现为全局变量、局部变量等（在gcc中，其实常量也是存储在内存中的，对于大部分单片机中，常量是存储在flash中的，也就是在代码段），对咱们写程序来讲很是重要，对程序运行更是本质相关。

因此内存对程序来讲几乎是本质需求。越简单的程序须要越少的内存，而越庞大越复杂的程序须要更多的内存。内存管理是咱们写程序时很重要的话题。咱们之前学过的了解过的不少编程的关键其实都是为了内存，譬如说数据结构（数据结构是研究数据如何组织的，数据是放在内存中的）和算法（算法是为了用更优秀更有效的方法来加工数据，既然跟数据有关就离不开内存）。

 

 

深刻思考：如何管理内存（无OS时，有OS时）

对于计算机来讲，内存容量越大则性能越大，因此你们都但愿本身的电脑内存更大。咱们写程序时如何管理内存就成了很大的问题。若是管理不善，可能会形成程序运行消耗过多的内存，这样早晚内存都被你这个程序吃光了，当没有内存可用时程序就会崩溃。因此内存对程序来讲是一种资源，因此管理内存对程序来讲是一个重要技术和话题。

先从操做系统角度讲：

操做系统掌握全部的硬件内存，由于内存很大，因此操做系统把内存分红1个1个的页面（其实就是一块，通常是4KB），而后以页面为单位来管理。页面内用更细小的方式来以字节为单位管理。操做系统内存管理的原理很是麻烦、很是复杂、很是不人性化。那么对咱们这些使用操做系统的人来讲，其实不须要了解这些细节。操做系统给咱们提供了内存管理的一些接口，咱们只须要用API便可管理内存。

譬如在C语言中使用 malloc  free 这些接口来管理内存。

当没有操做系统时：

在没有操做系统（其实就是裸机程序）中，程序须要直接操做内存，编程者须要本身计算内存的使用和安排。若是编程者不当心把内存用错了，错误结果须要本身承担。

再从语言角度来说：

不一样的语言提供了不一样的操做内存的接口。

1. 譬如汇编：根本没有任何内存管理，内存管理全靠程序员本身，汇编中操做内存时直接使用内存地址（譬如0xd0020010），很是麻烦；
2. 譬如C语言：C语言中编译器帮咱们管理直接内存地址，咱们都是经过编译器提供的变量名等来访问内存的，操做系统下若是须要大块内存，能够经过API（malloc free）来访问系统内存。裸机程序中须要大块的内存须要本身来定义数组等来解决。
3. 譬如C++语言：C++语言对内存的使用进一步封装。咱们能够用new来建立对象（其实就是为对象分配内存），而后使用完了用delete来删除对象（其实就是释放内存）。因此C++语言对内存的管理比C要高级一些，容易一些。可是C++中内存的管理仍是靠程序员本身来作。若是程序员new了一个对象，可是用完了忘记delete就会形成这个对象占用的内存不能释放，这就是内存泄漏。
4. Java/C#等语言：这些语言不直接操做内存，而是经过虚拟机来操做内存。这样虚拟机做为咱们程序员的代理，来帮咱们处理内存的释放工做。若是个人程序申请了内存，使用完成后忘记释放，则虚拟机会帮我释放掉这些内存。听起来彷佛C# java等语言比C/C++有优点，可是其实他这个虚拟机回收内存是须要付出必定代价的，因此说语言没有好坏，只有适应不适应。当咱们程序对性能很是在意的时候（譬如操做系统内核）就会用C/C++语言；当咱们对开发程序的速度很是在意的时候，就会用Java/C#等语言。