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基本概念
C语言中,变量都是有一定的生存周期的,所谓生存周期指的是从分配到释放的时间间隔。为变量分配内存相当于变量的诞生,释放其内存相当于变量的死亡。从诞生到死亡就是一个变量的生命周期。
根据定义方式的不同,变量的生命周期有三种形式:
- 自动存储期
- 静态存储期
- 自定义存储期
自动存储期
在栈内存中分配的变量,统统拥有自动存储期,因此也都被称为自动变量。这里自动的含义,指的是这些变量的内存管理不需要开发者操心,都是全自动的:在变量定义处自动分配,出了变量的作用域自动释放。
以下三个概念是等价的:
- 自动变量:从存储期的角度,描述变量的时间特性。
- 临时变量:同上。
- 局部变量:从作用域的角度,描述变量的空间特性。
可以统一把它们称为栈变量,下面是示例代码:
int main()
{
int a, b; // 自动存储期
static int c;
f(a, b);
}
void f(int x, int y) // 自动存储期
{
}
静态存储期
在数据段中分配的变量,统统拥有静态存储期,因此也都被称为静态变量。这里静态的含义,指的是这些变量的不会因为程序的运行而发生临时性的分配和释放,它们的生命周期是恒定的,跟整个程序一致。
静态变量包含:
- 全局变量:不管加不加 static,任何全局变量都是静态变量。
- static 型局部变量。
示例代码:
int g1; // 静态存储期
static int g2; // 静态存储期
int main()
{
int a, b;
static int c; // 静态存储期
}
- 注意1:
- 若定义时未初始化,则系统会将所有的静态数据自动初始化为0
- 静态数据初始化语句,只会执行一遍。
- 静态数据从程序开始运行时便已存在,直到程序退出时才释放。
- 注意2:
- static修饰局部变量:使之由栈内存临时数据,变成了静态数据。
- static修饰全局变量:使之由各文件可见的静态数据,变成了本文件可见的静态数据。
自定义存储期
在堆中分配的变量,统统拥有自定义存储期,也就是说这些变量的分配和释放,都是由开发者自己决定的。由于堆内存拥有高度自治权,因此堆是程序开发中用得最多的一片区域。
- 相关API:
- 申请堆内存:malloc() / calloc()
- 清零堆内存:bzero()
- 释放堆内存:free()
功能 |
申请堆内存 | |
所需头文件 |
#include | |
函数原型 |
void *malloc(size_t size); void *calloc(size_t count, size_t size); | |
参数 |
size |
所申请的一块堆内存的大小,单位是字节 |
count |
所申请的堆内存的块数,所有的内存块是连续分布的、无间隔的 | |
返回值 |
成功 |
指向子串的指针 |
失败 |
NULL |
功能 |
清零指定内存 | |
所需头文件 |
#include | |
函数原型 |
void bzero(void *s, size_t n); | |
参数 |
s |
指向要清零的内存的指针 |
n |
要清零的内存大小,单位是字节 | |
返回值 |
无 |
功能 |
释放堆内存 | |
所需头文件 |
#include | |
函数原型 |
void free(void *ptr); | |
参数 |
ptr |
堆内存指针 |
返回值 |
无 |
- 示例:
int *p = malloc(sizeof(int)); // 申请1块大小为 sizeof(int) 的堆内存
bzero(p, sizeof(int)); // 将刚申请的堆内存清零
*p = 100; // 将整型数据 100 放入堆内存中
free(p); // 释放堆内存
// 申请3块连续的大小为 sizeof(double) 的堆内存
double *k = calloc(3, sizeof(double));
k[0] = 0.618;
k[1] = 2.718;
k[2] = 3.142;
free(k); // 释放堆内存
- 注意:
- malloc()申请的堆内存,默认情况下是随机值,一般需要用 bzero() 来清零。
- calloc()申请的堆内存,默认情况下是已经清零了的,不需要再清零。
- free()只能释放堆内存,不能释放别的区段的内存。
- 释放内存的含义:
- 释放内存意味着将内存的使用权归还给系统。
- 释放内存并不会改变指针的指向。
- 释放内存并不会对内存做任何修改,更不会将内存清零。