指针空间的申请与释放

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#操作系统 #数据结构与算法

一、malloc()和free()的基本概念以及基本用法：
1、函数原型及说明：
void *malloc(long NumBytes)：该函数分配了NumBytes个字节，并返回了指向这块内存的指针。如果分配失败，则返回一个空指针（NULL）。
关于分配失败的原因，应该有多种，比如说空间不足就是一种。

char *Ptr = NULL; Ptr = (char *)malloc(100 * sizeof(char)); if (NULL == Ptr) { exit (1); } gets(Ptr);
void free(void *FirstByte)： 该函数是将之前用malloc分配的空间还给程序或者是操作系统，也就是释放了这块内存，让它重新得到自由。
free(Ptr); Ptr = NULL; // code...

free()到底释放了什么？这个问题比较简单，其实我是想和第二大部分的题目相呼应而已！哈哈！free()释放的是指针指向的内存！注意！释放的是内存，不是指针！这点非常非常重要！指针是一个变量，只有程序结束时才被销毁。释放了内存空间后，原来指向这块空间的指针还是存在！只不过现在指针指向的内容的垃圾，是未定义的，所以说是垃圾。因此，前面我已经说过了，释放内存后把指针指向NULL，防止指针在后面不小心又被解引用了。非常重要啊这一点！ 就是这样！当然，具体情况要具体分析以及具体解决。比如说，你定义了一个指针，在一个函数里申请了一块内存然后通过函数返回传递给这个指针，那么也许释放这块内存这项工作就应该留给其他函数了。
3、关于函数使用需要注意的一些地方：
A、申请了内存空间后，必须检查是否分配成功。
B、当不需要再使用申请的内存时，记得释放；释放后应该把指向这块内存的指针指向NULL，防止程序后面不小心使用了它。
C、这两个函数应该是配对。如果申请后不释放就是内存泄露；如果无故释放那就是什么也没有做。释放只能一次，如果释放两次及两次以上会
出现错误（释放空指针例外，释放空指针其实也等于啥也没做，所以释放空指针释放多少次都没有问题）。
D、虽然malloc()函数的类型是(void *),任何类型的指针都可以转换成(void *),但是最好还是在前面进行强制类型转换，因为这样可以躲过一
些编译器的检查。
好了！最基础的东西大概这么说！现在进入第二部分：

二、malloc()到底从哪里得来了内存空间：
1、malloc()到底从哪里得到了内存空间？答案是从堆里面获得空间。也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时，就会遍历该链表，然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后就将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。就是这样！
说到这里，不得不另外插入一个小话题，相信大家也知道是什么话题了。什么是堆？说到堆，又忍不住说到了栈！什么是栈？下面就另外开个小部分专门而又简单地说一下这个题外话：
2、什么是堆：堆是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程 初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。
什么是栈：栈是线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立。每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换SS/ESP寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。
以上的概念描述是标准的描述，不过有个别语句被我删除，不知道因为这样而变得不标准了^_^.
通过上面对概念的描述，可以知道：
栈是由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。
堆一般由程序员分配释放，若不释放，程序结束时可能由OS回收。注意这里说是可能，并非一定。所以我想再强调一次，记得要释放！

一、定义指针的时候一定要初始化。

变量定义的时候给变量初始化，这是保证不出错的一个很好的习惯。尤其是在指针的使用上，如果我们没有给指针初始化，就会出现野指针，该指针的指向并不是我们所希望的，一旦错误的释放了这个指针，就会发生内存的访问。那么如何初始化指针变量呢，一般有以下几种方法：
1、初始化空指针
int* pInteger=NULL;
2、用已有的变量初始化
int length=5;
int* pInteger=&length;
3、用内存分配函数给指针分配空间
int* pInteger=(int*)malloc(10*sizeof(int));//为指针分配大小为10个整数的内存空间。
二、正确的申请和释放内存
指针使用之后，如果不释放指针所使用的内存，就会造成内存的泄露，这样就会有大量内存由于没能释放，别的程序不可以使用这部分内存，如果一个程序不停申请内存而不去释放内存，很快就会造成系统的崩溃。那么如何正确的申请和释放内存呢。
1、指针初始化，上面已讲
2、正确的申请内存
如何申请内存才算是正确的申请内存呢？首先要判断指针是否为空，如果不为空，则释放该指针所指向的内存块，如果不释放这块内存，而直接就申请内存，就会造成内存的泄露。申请内存后，一定要判断是否申请成功。
如：int* pInteger=NULL;//指针定义处
...
if(pInteger != NULL)
{
free(pInteger);
pInteger=NULL;//指针释放之后并不为空，要设置其为空
}
pInteger=(int*)malloc(10*sizeof(int));
if(pInteger != NULL)
{
printf("内存申请没有成功/n！");
exit(0);
}
...
3、内存释放
程序使用完了指针，一定要记得释放指针指向的内存。释放后一定要记得设置指针为空指针。因为free函数在释放指针后，只是单纯的释放了该指针指向的内存空间，而没有将指针赋为空值。所以一定要记得在释放指针后将指针赋为空值。
如：
int* pInteger=NULL;//指针定义处
...
free(pInteger);//释放指针
pInteger=NULL; //指针赋为空值
三、使用指针时一定要判断指针是否为空
在使用指针时一定要判断指针是否为空，如果为空，则做相应的操作。如果不做判断，则可能错误的使用空指针。
如：char* dest=NULL;
...
strcpy(dest,"string");//如果dest为空则出错
 
正确的使用方法为：
if(dest == NULL)
{
dest=(char*)malloc(7*sizeof(char));//因为字符串以“/0”结束，
//所以要申请7个字符的内存
//判断内存申请是否成功
...
}
strcpy(dest,"string");
 
在指针的使用过程中，基本上要注意的问题就是这些

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