黑马程序员——c语言基础：内存管理

 1.什么是内存管理

    内存管理，是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在适当的时候释放和回收内存资源。

 2.内存分配方式

     1）从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

    2）在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束是这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

    3）从堆上分配。亦称动态内存分配。程序在运行时用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

 3.内存分区

     BSS段（bss segment）通常指用来存放程序中未初始化的全局变量和静态变量。

    数据段:(data segment)通常指用来存放程序中已初始化的全局变量和静态变量以及字符串常量。

    代码段：（code segment / text segment）通常指用来存放程序执行代码的一块内存区域。

    堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段。

    栈（stack）:又称堆栈，是用于存放程序临时创建的局部变量。

 4.野指针：

     野指针指指向一个不可用内存区域的指针，通常对这种指针进行操作的话，会发生不可预知的错误。

    所以在定义指针变量的同时最好初始化为NULL，用完指针之后也将指针变量的值设置为NULL。

 5.内存泄露

     用动态存储分配函数动态开辟的空间，在使用完毕后未释放，结果导致一直占用该内存单元，直到程序结束。即所谓内存泄露。 

    解决办法：使用free函数释放内存。

 6.常见内存分配函数

    C语言中提供了三个动态分配内存的函数：malloc,calloc和realloc。

    1）malloc函数

        格式： void * malloc(unsigned size);

        作用：从内存的堆区分配大小为size个字节的连续的内存空间。如果内存分配成功  返回内存的首地址；如果内存分配失败  返回 NULL。

        注意：用malloc申请的内存空间，如果不赋值，存的时垃圾数。

malloc 函数的使用：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {

    // 从内存中申请一块内存空间，可以存储4个整数

    int *p = (int *)malloc(4 * sizeof(int)); // 申请16个字节, p 中存放的是新申请的内存空间的首地址。赋值要求等号的左右两侧的类型要一致，所以要强制转换

    

    // 可以使用一个函数给malloc申请的空间进行初始化

    p = memset(p,'a',16);

    if (p != NULL) {

        // 申请成功做的事

        *p = 10;

        *(p + 1) = 100;

        *(p + 2) = 1000;

        *(p + 3) = 10000;

    } else {

        // 内存申请失败

        printf("内存申请失败！\n");

    }

    for (int i = 0; i < 4; i ++) {

        printf("%d\t", *(p + i));

    }

    return 0;

}

    2）calloc函数

        格式： void * calloc(块数，长度);

        作用：分配指定块数和长度的连续内存空间

        注意：calloc 会把申请的存储空间自动初始化为0

calloc函数的使用

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {

    // 从内存中申请了4块，每块内存长度为4的内存空间

    int *p = (int *)calloc(4,sizeof(int)); // 申请16个字节, p 中存放的是新申请的内存空间的首地址。赋值要求等号的左右两侧的类型要一致，所以要强制转换

    

    if (p != NULL) {

        // 申请成功做的事

        *p = 10;

        *(p + 1) = 100;

        *(p + 2) = 1000;

        *(p + 3) = 10000;

    } else {

        // 内存申请失败

        printf("内存申请失败！\n");

    }

    for (int i = 0; i < 4; i ++) {

        printf("%d\t", *(p + i));

    }

    return 0;

}

    3）realloc函数

        格式：void * realloc(需要扩展空间的地址, 需要扩展的总长度);

        作用：扩展已经存在的内存空间

        注意：扩充后地址可能发生改变

realloc函数的使用

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {

    // 从内存中申请了4块，每块内存长度为4的内存空间

    int *p = (int *)calloc(4,sizeof(int));

   

    // 用realloc函数给已经存在的空间扩充大小

    p = realloc(p, 40*sizeof(int));

    

    // 给重新分配的空间赋值并输出

    *(p + 39) = 23;

    printf("%d", *(p + 39));

    return 0;

}