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内存管理

一、内存管理

1、malloc：申请动态内存空间

2、free：释放动态内存空间

3、calloc：申请并初始化一系列内存空间

4、realloc：重新分配内存空间

注意这些函数都是在<stdlib.h>头文件中

1.malloc：申请动态内存空间(存放在堆中)

函数原型：void *malloc(size_t size);

malloc函数向系统申请分配size个字节的空间，并返回一个指向这块空间的指针。

如果函数调用成功，返回一个指向申请的内存空间的指针，由于返回类型是void指针(void *)，所有它可以被转换成任何类型的数据；如果函数调用失败，返回值是NULL。另外，如果size参数设置为0，返回值也可能是NULL，但这并不意味着函数调用失败。

2.free：释放动态内存空间

动态内存是存放在堆中的，如果你不主动去释放堆上的内存资源，那么他将永远的存在，直到程序关闭。

函数原型：void free(void *ptr);

free函数将释放ptr参数指向的内存空间。该内存空间必须是由malloc、calloc、realloc函数申请的。否则该函数将导致未定义行为。如果ptr参数是NULL，则不执行任何操作。注意：该函数并不会修改ptr参数的值，所以调用后任然指向原来的地方（变为非法空间）。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    if(ptr == NULL){//一般内存不够用的时候会失败
        printf("分配内存失败！\n");
        exit(1);
    }
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d",ptr);
    
    printf("你输入的整数是:%d\n",*ptr);//520
    free(ptr);//释放
    printf("你输入的整数是:%d\n",*ptr);//0
    return 0;
}

3.内存泄露

导致内存泄露主要有两种情况：

  • 一、隐式内存泄露（即用完内存块没有及时free函数释放）
  • 二、丢失内存块地址

为防止内存泄露，我们要在使用完这块内存空间之后，立刻调用free函数释放(高级语言有垃圾回收机制，而C语言则没有)

int main(void){
    while(1){
        malloc(1024);//循环申请内存空间，并且没有及时释放，会导致内存爆掉
    }
    return 0;
}

4.calloc：申请并初始化一系列内存空间

函数原型：void *calloc(size_t nmemb,size_t size);

calloc函数在内存中动态申请nmemb个长度为size的连续内存空间（即申请的总空间尺寸为nmemb*size）,这些内存空间全部被初始化为0

calloc函数在申请完内存后，自动初始化该内存空间为零

5.realloc：重新分配内存空间

函数原型：*realloc(void *ptr,size_t size);

6.初始化内存空间

/**
 以mem开头的函数被编入字符串标准库，函数的声明包含在string.h这个头文件中。
 --memset--使用一个常量字节填充内存空间
 --memcpy--拷贝内存空间
 --memmove--
 --memcpm--比较内存空间
 --memchr--在内存空间汇总搜索一个字符
 */

二、内存布局

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int global_uninit_var;
int global_init_var1 = 520;
int global_init_var2 = 880;

void func(void);

void func(void){
    ;
}

int mian(void){
    int local_var1;
    int local_var2;
    
    static int static_uninit_var;
    static int static_init_var = 456;
    
    char *str1 = "I love FishC.com!";
    char *str2 = "You are right!";
    
    int *malloc_var = (int *)malloc(sizeof(int));
    
    printf("addr of func -> %p\n",func);
    printf("addr of str1 -> %p\n",str1);
    printf("addr of str2 -> %p\n",str2);
    
    printf("addr of global_uninit_var -> %p\n",global_uninit_var);
    printf("addr of global_init_var1 -> %p\n",global_init_var1);
    printf("addr of global_init_var2 -> %p\n",global_init_var2);
    
    printf("addr of static_init_var -> %p\n",static_init_var);
    printf("addr of static_uninit_var -> %p\n",static_uninit_var);
    
    printf("addr of local_var1 -> %p\n",&local_var1);
    
    printf("addr of local_var2 -> %p\n",&local_var2);
}


/**
 代码段(Text segment)通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读。在代码段中，也有可能包含一些只读的常量。
 
 数据段(Initialized data segment)通常用来存放已经初始化的全局变量和局部静态变量。
 
 BSS段(Bss segment/Uninitialized data segment)通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称，这个区段中的数据在程序运行前将被自动初始化为数字0。
 
 堆：是用来存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩展或缩小。当进程调用malloc等函数分配内存是，新分配的内存就被动态添加到堆上；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除。
 
 栈：大家平时可能经常听到堆栈这个词，一般指得就是这个栈。栈是函数执行的内存区域，通常和堆共享一片区域。
 */




/**
 堆和栈的区别：
 
 一、申请方式：
    --堆是由程序员手动申请
    --栈是由系统自动分配
 二、释放方式：
    --堆是由程序员手动释放
    --栈由系统自动释放
 三、生存周期：
    --堆的生存周期由动态申请到程序员主动释放为止，不同函数之间均可自由访问
    --栈的生存周期由函数调用开始到函数返回时结束，函数之间的局部变量不能相互访问
 四、发展方向：
    --堆和其他区段一样，都是从低地址向高地址发展
    --栈则相反，是由高地址向低地址发展
 */
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