数値や文字などのデータは，プログラムの実行中には， コンピュータのメモリの内部に記録されている． 今回は，データがメモリ内のどこに／どのように記録されるのか？ メモリマップ（memory map）について理解しよう．
まず，メモリ内にデータがどんな形式で記録されるのか？ 概要を理解しよう．
プログラムが取り扱うすべての種類のデータは， メモリ（RAM）の中に数値（２進数）として記録されている． 各データ型のメモリ内での記録形式は次の通りである：
メモリ内でのデータの実体は，型によらず，すべて２進整数である． ただし，人間は２進数を取り扱うのが苦手なので， Ｃではそれを 10 進数や 16 進数や文字として表現し， ソースファイルに記述したり画面に表示できるようになっている．
ここで，２種類の表現方法... 記録形式（メモリ内部でのデータの「実体」）と 表示形式（画面上でのデータの「外見」） との間の違いに注意しよう．
たとえば，型変換(double)65 では， 型を整数から実数へ変えているので， 記録形式も表示形式も変わる．65.0 等に． これだと，記録と表示の間に，何か関連があるように見えるかもしれないが...
一方，printf("%c", 65) では， 整数 65 を画面上で文字 'A' に見せかけるだけであり， メモリ内の整数 65 を文字 'A' に書き換えているわけではない． そもそも，メモリ内には数値しか記録できないわけで... 記録形式は変わらず，65 のままであり，表示形式だけが A に変わる．
とにかく，見かけ（画面上の情報）にダマされるな!! 中身（メモリ内の情報）を想像するんだ．
さて，ひとつのプログラムの内部では， 一般に，複数個のデータを利用することになるだろう． そこで，どのデータがメモリ内のどの位置に記録されるのか？具体的に理解しよう．
なお，ここからは，利用可能なメモリの全体をメモリ空間， その内の一部分をメモリ領域と呼んで区別しよう． メモリ空間には， 1 byte 毎に番号（メモリアドレス；memory address）が 連続的に割り振られている． メモリ領域は， アドレス範囲（先頭アドレスとデータサイズ， または，先頭アドレスと末尾アドレス）により特定されることになる．
想像してみよう． 同サイズのダンボール箱がたくさん，倉庫に収納されている． また，各箱には通し番号が付けられ，番号順に並べられている． これをメモリに例えると...
変数データについては， アドレス演算子「&」で先頭アドレスを調べられる． List 1 のプログラムでは， さまざまな変数のアドレスを 16 進数として表示している．
main()
{
char a = '0';
int i = 0;
double x = 0.0;
printf("(アドレス) : (変数名)\n");
printf("0x%08X : a\n", &a); // 変数 a のアドレス &a を表示
printf("0x%08X : i\n", &i); // 変数 i のアドレス...
printf("0x%08X : x\n", &x); // 変数 x のアドレス...
}
実行例：
$ ./mm-1 (アドレス) : (変数名) 0xBFB7DF3F : a 0xBFB7DF38 : i 0xBFB7DF30 : x ...
ここで，アドレスは時と場合と処理系によって異なる． （異なる結果になっていても気にしなくてよい．）
ちなみに，複数回実行すると，アドレスが微妙に変化する． （変化しない場合もある．） これで，アドレスの決定は，プログラム側ではなく， 処理系（OS）側によってなされていることが確認できる． （この授業では，アドレス変化の規則性などについては，気にしなくてよい．）
なお，アドレスの数値はゴミではない． 勘違いしないこと． （「意味不明な値＝ゴミ」とは限らない．）
ゴミとは初期化されていない変数の値のことなんだが， ここでは，初期化しているし， 変数の「値」ではなく，変数の「アドレス」を表示しているし．
次に，アドレスの順序を整えてみよう：
$ ./mm-1 | sort (アドレス) : (変数名) 0xBFD41CE0 : x 0xBFD41CE8 : i 0xBFD41CEF : a ...
実行結果を，画面表示する前に， sort コマンドで昇順（小→大）に並べ替えただけ．
なお，宣言の順序とアドレスの順序とが異なっても気にしなくてよい． 上述の通り，処理系依存なので．
この実行結果は，Table 1 のようなメモリマップの状態を意味している． なお，アドレス範囲の末尾は，各変数のデータサイズ（バイト数）から算出される．
| アドレス範囲 | 変数名 |
|---|---|
| 0x BFD4 1CE0 〜 1CE7 | x |
| 0x BFD4 1CE8 〜 1CEB | i |
| 0x BFD4 1CEC 〜 1CEE | 空き |
| 0x BFD4 1CEF | a |
ところで，今回のプログラムでは，アドレスを表示しているが， これは，メモリマップについて学習するためだけの措置だ． 実用的なプログラミングでは， アドレスを表示するようなことは，ほとんどない． 具体的なアドレスは，ユーザが知らなくても， コンピュータさえ知っていれば充分だ．
しかし，Ｃ言語のプログラマたる者は， 常に正常動作するプログラムを作成するために， 脳内にメモリマップをイメージする必要がある． 後で試すように，メモリ内容は簡単に破壊可能だからだ．
メモリマップのイメージが特に重要になるのは， 配列を使う場合だ． List 2 を実行してみよう．
main()
{
char a[3];
int b[3];
double c[3];
int i;
for (i = 0; i < 3; i++) {
printf("0x%08X : a[%d]\n", &a[i], i);
printf("0x%08X : b[%d]\n", &b[i], i);
printf("0x%08X : c[%d]\n", &c[i], i);
}
printf("0x%08X : i\n", &i);
}
$ ./mm-2 | sort 0xBFC423E4 : i 0xBFC423E8 : c[0] 0xBFC423F0 : c[1] 0xBFC423F8 : c[2] 0xBFC42400 : b[0] 0xBFC42404 : b[1] 0xBFC42408 : b[2] 0xBFC4240D : a[0] 0xBFC4240E : a[1] 0xBFC4240F : a[2] ...
実行結果をよく観察し， Table 1 のようなメモリマップ表を作成してみよう． 同じ配列の配列要素は要素番号の順に隙間なく連続的に 配置されている，ということがわかるハズだ． （異なる配列の間には隙間ができる場合もある．）
Ｃ言語では，プログラマの権力は絶大であり， メモリ内容を破壊し， プログラムを異常動作させることも簡単にできてしまう... 当たり前だが，わざとやってはいけません． しかし，意図せずとも，わずかな不注意によって， 重大な欠陥が混入してしまうこともよくある．
したがって，一見うまく動作しているとしても， 本当に正しく動作しているとは限らない． メモリ関連のありがちなバグ（bug；不具合の原因）を体験してみよう．
メモリ関連のバグは，特に，配列を使用している場合に遭遇しやすい． List 3 を実行してみよう．
main()
{
int a[3] = { 10, 11, 12 };
int b[3] = { 20, 21, 22 };
int c[3] = { 30, 31, 32 };
int i;
// b[4] = 99999; // バグなコード
for (i = 0; i < 3; i++) {
printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);
printf("b[%d] = %d\n", i, b[i]);
printf("c[%d] = %d\n", i, c[i]);
}
}
このまま，コンパイルし，実行：
$ ./mm-3 | sort a[0] = 10 a[1] = 11 a[2] = 12 b[0] = 20 b[1] = 21 b[2] = 22 c[0] = 30 c[1] = 31 c[2] = 32
これは，いたって普通の動作だ．
では次に， ８行目のコメント化されているコード（// b[4] = 9999;）を 有効化（行頭のコメント記号「//」を削除）し， コンパイルし，実行：
$ ./mm-3 | sort
a[0] = 99999 # えっ!?
a[1] = 11
a[2] = 12
b[0] = 20
b[1] = 21
b[2] = 22
c[0] = 30
c[1] = 31
c[2] = 32
疑問：
原因を推理しよう．
要素番号を変えて実行し， どうなるか試してみるとよい． b[3] = 99999， b[5] = 99999 とか， b[-2] = 99999 や b[10000] = 99999 等についても．
もし，何も表示されない場合，sort を使わずに実行してみよう． 実行時エラー（Bus error や Segmentation fault）で異常終了したことがわかる．
空き領域も明示せよ． 表の罫線は不要．
なお，当たり前だが，このページに載っている実行結果ではなく， 自分の実行結果を書くんですよー．
なぜ，b[4] に書き込んだデータが他の変数に書き込まれてしまうのか？ また，そもそもなぜ，存在しないハズの変数 b[4] に書き込めてしまうのか？ など．
アドバイス：メモリマップを使って考えよう． 面倒がらずに List 3 を改造し，各変数のメモリアドレスも表示してみるとよい． そして，b[4] のアドレスも予想すること．