C++ Learning 内存分布•C语言动态内存分配-优快云博客

内存分布

程序的内存可以大致分为以下几个部分：

栈（Stack）

作用：用于存储局部变量和函数调用的相关信息，如函数的参数、局部变量、返回地址等。
特点：栈的分配和释放遵循后进先出（LIFO）原则。每次函数调用时，局部变量会被压入栈中，函数返回时，这些变量会被自动清理。

堆（Heap）

作用：用于动态分配内存。通过 new 或 malloc 等操作申请内存，分配的内存区域会一直保留直到显式释放（通过 delete 或 free）。
特点：堆内存大小只受到系统可用内存的限制，相比栈，堆的内存管理更加灵活，但也更容易出错（如内存泄漏和内存越界）。

全局/静态数据区（Data Segment）

作用：用于存储全局变量、静态变量和常量数据。这些变量的生命周期贯穿整个程序的执行。
特点：分为初始化和未初始化两部分
- 初始化区：存储已初始化的全局变量和静态变量。
- 未初始化区（BSS区）：存储未初始化的全局变量和静态变量，系统会自动将它们初始化为0。

代码区（Text Segment）

作用：存储程序的机器代码（即指令）。这一部分是只读的，程序运行时不可修改。
特点：这部分内存中存储的是程序的二进制指令，程序的代码通常不占用大量内存，因此通常在程序启动时就被加载到内存中。

常量区（Constant Data Segment）

作用：存储程序中使用的常量数据，如字符串常量等。
特点：这部分通常是只读的，程序不能修改其中的内容。常量区一般与代码区共享一部分内存。

C语言动态内存分配

`malloc` (Memory Allocation)

功能：用于分配指定大小的内存块。
语法：void* malloc(size_t size);
参数：size 为要分配的内存大小（字节数）。
返回值：返回一个指向分配内存的指针。如果分配失败，返回 NULL。
特点：分配的内存没有初始化，内存中的数据是随机的。

注意：使用 malloc 后，必须检查返回值是否为 NULL，以确保内存分配成功。

`calloc` (Contiguous Allocation)

功能：用于分配内存并将所有字节初始化为零。
语法：void* calloc(size_t num, size_t size);
参数：
- num：需要分配的元素个数。
- size：每个元素的大小（字节数）。
返回值：返回一个指向分配内存的指针。如果分配失败，返回 NULL。
特点：与 malloc 不同，calloc 会将分配的内存清零（每个字节的值为 0），确保初始化为零。

`realloc` (Reallocation)

功能：用于重新调整已分配内存的大小。可以增加或减少内存的大小。
语法：void* realloc(void* ptr, size_t size);
参数：
- ptr：指向已分配内存块的指针。
- size：新的内存块大小（字节数）。
返回值：返回一个指向新分配内存块的指针。如果分配失败，返回 NULL，且原始内存块不会被释放。
特点：如果内存块大小增加，realloc 会尝试扩展现有内存块并保持原有数据。如果大小减少，realloc 会截断内存，并保留原有数据。注意，如果 realloc 返回 NULL，原有内存块不会被释放，需要自己处理。

注意：

realloc 可以用来调整大小，但需要特别注意返回的指针，因为 realloc 可能会重新分配一块新的内存，原始指针将失效。如果使用返回的新指针赋值给原指针，之前的内存会被正确释放。
如果 realloc 返回 NULL，表示重新分配失败，原始内存不会被释放。

总结

函数	功能	初始化	参数	返回值
`malloc`	分配指定大小的内存	否	`size_t size`	分配内存的指针 / `NULL`
`calloc`	分配指定数量和大小的内存，并初始化为0	是	`size_t num, size_t size`	分配内存的指针 / `NULL`
`realloc`	调整已经分配的内存块的大小	否	`void* ptr, size_t size`	新内存块指针 / `NULL`

小问题

void Test()
{
    int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int));  // 动态分配内存
    free(p1);  // 释放p1指向的内存

    int* p2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));  // 动态分配内存并初始化为0
    int* p3 = (int*)realloc(p2, sizeof(int) * 10);  // 调整p2的内存大小为10个整数

    free(p3);  // 释放p3指向的内存
}