内存管理 - Hello Golang

在 Go 语言中，局部变量和全局变量在初始化和未初始化的情况下，其内存分配有所不同。理解这些细节可以帮助我们更好地管理内存和优化程序性能。以下是详细介绍：

程序的内存布局

程序在运行时的内存布局通常包括以下几个部分：

代码段（Text Segment）：存储程序的可执行指令，是只读的。
数据段（Data Segment）：存储已初始化的全局变量和静态变量。
BSS 段（Block Started by Symbol）：存储未初始化的全局变量和静态变量。
堆（Heap）：用于动态分配的内存，通常由程序显式分配和释放。
栈（Stack）：用于存储函数调用的上下文，包括局部变量、函数参数和返回地址等。

内存布局示意图

程序的内存布局可以用以下示意图表示：

---------------------
|       栈           |
| (局部变量)          |
---------------------
|       堆           |
| (动态分配内存)       |
---------------------
|       BSS          |
| (未初始化全局变量)   |
---------------------
|       数据段        |
| (已初始化全局变量)    |
---------------------
|       代码段        |
| (程序指令)          |
---------------------

全局变量

全局变量（包级变量）是在包级别声明的变量，它们的作用域为整个包，并且在程序启动时就分配内存。

初始化的全局变量

初始化的全局变量在程序启动时分配内存，并存储在数据段（Data Segment）中。数据段是内存中专门用来存储程序的静态数据（包括全局变量、静态变量等）的区域。

例如：

package main

var initializedGlobalVar = 42

func main() {
    // ...
}

未初始化的全局变量

未初始化的全局变量在程序启动时也会分配内存，但它们存储在 BSS 段（Block Started by Symbol），BSS 段专门用来存储程序中未显式初始化的全局变量。

例如：

package main

var uninitializedGlobalVar int

func main() {
    // ...
}

局部变量

局部变量是在函数或代码块内部声明的变量，它们的作用域仅限于声明它们的函数或代码块。

初始化的局部变量

初始化的局部变量在函数或代码块执行时分配内存，并存储在栈（Stack）中。栈内存用于存储函数调用过程中的临时数据，包括局部变量、函数参数等。栈内存具有快速分配和释放的特点。

例如：

func exampleFunction() {
    initializedLocalVar := 42
}

未初始化的局部变量

未初始化的局部变量在函数或代码块执行时也会分配内存，并存储在栈中。Go 语言会自动为这些变量赋予零值。

例如：

func exampleFunction() {
    var uninitializedLocalVar int
}

代码示例

以下是一个完整的代码示例，展示了全局变量和局部变量的声明和初始化：

package main

import "fmt"

// 初始化的全局变量
var initializedGlobalVar = 42

// 未初始化的全局变量
var uninitializedGlobalVar int

func main() {
    // 初始化的局部变量
    initializedLocalVar := 10

    // 未初始化的局部变量
    var uninitializedLocalVar int

    fmt.Println("Initialized Global Variable:", initializedGlobalVar)
    fmt.Println("Uninitialized Global Variable:", uninitializedGlobalVar)
    fmt.Println("Initialized Local Variable:", initializedLocalVar)
    fmt.Println("Uninitialized Local Variable:", uninitializedLocalVar)
}

代码段（Code Segment）

代码段是内存中的一个区域，用于存储程序的机器码，即程序的可执行指令。代码段是只读的，以防止程序在运行时修改其自身的指令。全局变量和局部变量并不存储在代码段中，而是存储在数据段、BSS 段或栈中。

总结

全局变量：在程序启动时分配内存，已初始化的存储在数据段，未初始化的存储在 BSS 段。
局部变量：在函数或代码块执行时分配内存，存储在栈中，不论是否初始化，未初始化的局部变量会被赋予零值。
代码段：存储程序的机器码，是只读的。

理解 Go 语言中变量的内存分配机制，有助于编写高效和可靠的代码，尤其是在处理大规模数据和优化程序性能时。