堆空间与栈空间

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一、内存管理：栈空间与堆空间

1.栈空间

• 特点：由编译器自动分配/释放，存放局部变量、函数参数等。
• 指针定义：指针变量本身存储在栈中（如 int *p;），但其指向的内存可能是堆或栈。
• 限制：栈空间较小（默认约几MB），超出会导致栈溢出（Stack Overflow）。

2.堆空间

• 特点：手动分配/释放，容量更大，生命周期由开发者控制。
• 动态分配函数：

void* malloc(size_t size);    // 分配未初始化内存
void* calloc(size_t num, size_t size); // 分配并初始化为0
void* realloc(void* ptr, size_t new_size); // 调整已分配内存大小
void free(void* ptr);         // 释放内存

• 使用示例：

int *p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 显式类型转换
if (p == NULL) { /* 处理分配失败 */ }
*p = 10;
free(p);
p = NULL; // 避免悬空指针（Dangling Pointer）

二、动态内存分配详解

1.malloc的注意事项

• 返回值：返回 void* 类型指针，需显式转换为目标类型。
• 初始化：分配的内存未初始化，可能含随机值（需手动初始化或使用 calloc）。
• 失败处理：分配失败返回 NULL，需检查返回值。

2.内存泄露

• 原因：未释放不再使用的堆内存。
• 后果：程序长时间运行后内存耗尽，导致崩溃。
• 避免方法：
  • 确保每个malloc对应一个free。
  • 使用工具(Valgrind)检测内存泄漏。

3.悬空指针与野指针

• 悬空指针：指向已释放内存的指针，释放后应立即置NULL。
• 野指针：未初始化的指针，可能指向非法地址，需初始化为NULL。

三、函数中的动态内存分配

1.函数内部分配堆空间

• 允许场景：若需在函数外部使用内存，可在函数内部分配并返回指针。
• 责任传递调用者必须负责释放内存。
• 示例：

int* create_int(int value) {
    int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
    if (p != NULL) *p = value;
    return p;
}
// 调用者需调用 free() 释放

四、取模运算(%)规则

• C语言规则：余数符号与被除数符号一致。
  • -5%-3=-2（被除数-5为负，余数也为负）
  • 5%-3=2（被除数5为正，余数为正）