从入门到精通 C语言进阶专栏（2.6）--内存管理-优快云博客

内存区域：
- 栈（Stack）：用于存储局部变量和函数调用信息，由编译器自动管理。
- 堆（Heap）：用于存储动态分配的内存，需要程序员手动管理。
- 静态区（Static）：用于存储全局变量和静态变量，由编译器自动管理。
- 代码区（Text）：用于存储程序的机器码，由操作系统管理。
内存管理的重要性：
- 灵活性：动态内存分配允许程序根据需要分配和释放内存。
- 效率：合理管理内存可以提高程序的性能。
- 安全性：避免内存泄漏和野指针等常见错误，提高程序的稳定性。

2. 动态内存分配

标准库函数：
- malloc：分配指定大小的内存，返回指向该内存的指针。
  C
  深色版本
```
void *malloc(size_t size);
```
- calloc：分配指定数量和大小的内存，并初始化为0，返回指向该内存的指针。
  C
  深色版本
```
void *calloc(size_t num, size_t size);
```
- realloc：重新分配内存，可以扩大或缩小已分配的内存块。
  C
  深色版本
```
void *realloc(void *ptr, size_t new_size);
```

示例：

使用 malloc 分配内存：

深色版本

int *arr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    printf("Memory allocation failed\n");
    return -1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    arr[i] = i + 1;
}

使用 calloc 分配并初始化内存：

深色版本

int *arr = (int *)calloc(5, sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    printf("Memory allocation failed\n");
    return -1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("Element at index %d: %d\n", i, arr[i]);
}

使用 realloc 重新分配内存：

深色版本

int *new_arr = (int *)realloc(arr, 10 * sizeof(int));
if (new_arr == NULL) {
    printf("Memory reallocation failed\n");
    free(arr);  // 释放原内存
    return -1;
}
arr = new_arr;
for (int i = 5; i < 10; i++) {
    arr[i] = i + 1;
}

3. 动态内存释放

标准库函数：
- free：释放之前分配的内存。
  C
  深色版本
```
void free(void *ptr);
```

示例：

释放内存：

深色版本

free(arr);
arr = NULL;  // 防止野指针

4. 内存管理中的常见问题

内存泄漏：
- 定义：分配的内存未被释放，导致内存浪费。
- 预防：确保每次分配的内存都有对应的释放操作。
  C
  深色版本
```
int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
if (ptr != NULL) {
    *ptr = 10;
    free(ptr);  // 释放内存
    ptr = NULL;  // 防止野指针
}
```
野指针：
- 定义：指向不确定地址的指针。
- 预防：确保指针在未分配内存前初始化为 NULL，并在释放内存后设置为 NULL。
  C
  深色版本
```
int *ptr = NULL;
ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
if (ptr != NULL) {
    *ptr = 10;
    free(ptr);
    ptr = NULL;
}
```

重复释放：

定义：多次释放同一块内存。

预防：释放内存后立即将指针设置为 NULL。

深色版本

int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
if (ptr != NULL) {
    *ptr = 10;
    free(ptr);
    ptr = NULL;  // 防止重复释放
}

越界访问：

定义：访问超出分配范围的内存。

预防：确保访问的索引在有效范围内。

深色版本

int *arr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
if (arr != NULL) {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] = i + 1;
    }
    free(arr);
    arr = NULL;
}