C语言的堆内存管理

首先，由于堆内存无法与变量名建立映射关系，所以对堆内存必须配合指针使用。

C语言中，并没有与堆内存相关的关键词或者语句，而是由标准库提供了一套管理堆内存的函数供我们使用，位于stdlib.h之中。

分配堆内存

//Description：	向系统申请一块堆内存。
//size：			内存块的字节数。
//return：		成功返回内存块首地址；失败返回NULL。
void *malloc(size_t size);

1、首次使用malloc申请内存时，malloc会向操作系统申请内存，操作系统会一次性分配33页（每页4096字节）的内存供malloc管理，
之后再使用malloc申请内存，就会从这33页内存中进行分配。

2、malloc分配的内存块之间有一些空隙(4～12字节)，这些空隙中存在一个指针，这个指针所指向的空间记录了malloc的管理信息，

一旦破坏就会产生错误。

3、使用malloc申请的内存，里面的数据是随机的、不确定的。如果需要对内存进行初始化可以使用以下bzero()和memset()函数。

//Description：	按块分配堆内存
//nmemb：		要申请的块数
//size：			每块的字节数
//return：		申请到的内存块的首地址
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);

1、该函数底层调用的是malloc，分配的是一整块内存，nmenb和size参数只是提高了代码的可读性，调换实参不影响最后的结果。
2、calloc会把分配的内存初始化为0，所以速度比malloc慢。

//Description：	调整已经申请到的内存块的大小，可以往大调整，也可以往小调整
//ptr：			申请到的内存块首地址
//size：			要调整的目标字节数
//return：		调整后的内存块首地址
void *realloc(void *ptr, sizre_t size);

1、如果再原块的基础上无法调整，realloc会重新申请一块size个字节的内存，把原ptr的内容拷贝过去，再把ptr释放。

释放堆内存

//Description：	释放内存
//ptr：			要释放的内存首地址
//return：		void
void free(void *ptr);

1、free()可以释放空指针。

2、不可以重复释放同一块内存。

3、只释放使用权，但不会清理被释放的内存。

4、主要遵循两个原则：

​ 4.1、谁申请谁释放

​ 4.2、谁知道该释放，谁释放

总结

1、操作系统对堆内存的管理决定了是否产生段错误，而malloc、free只是在管理堆内存的使用权限，
如果越界访问堆内存，可能会影响malloc和free的后续使用，也可能产生脏数据。

2、堆内存与栈内存的区别：主要是大小、使用方式、安全性的区别。

​栈内存：容量小，由系统自动管理，安全性高。

​堆内存：容量大，由程序员手动管理，容易造成内存泄露，内存碎片。