C语言内存分配相关知识

一,内存分配
1,内存分配的类型:

在C/C++中内存分为5个区,分别为栈区、堆区、全局/静态存储区、常量存储区、代码区。

静态内存分配:编译时分配。包括:全局、静态全局、静态局部三种变量。

动态内存分配:运行时分配。包括:栈(stack): 局部变量。堆(heap): c语言中用到的变量被动态的分配在内存中。(malloc或calloc、realloc、free函数)

2.变量的内存分配:

栈区(stack):指那些由编译器在需要的时候分配,不需要时自动清除的变量所在的储存区,如函数执行时,函数的形参以及函数内的局部变量分配在栈区,函数运行结束后,形参和局部变量去栈(自动释放)。栈内存分配运算内置与处理器的指令集中,效率高但是分配的内存空间有限。

堆区(heap):指哪些由程序员手动分配释放的储存区,如果程序员不释放这块内存,内存将一直被占用,直到程序运行结束由系统自动收回,c语言中使用malloc,free申请和释放空间。

静态储存区(static):全局变量和静态变量的储存是放在一块的,其中初始化的全局变量和静态变量在一个区域,这块空间当程序运行结束后由系统释放。

常量储存区(const):常量字符串就是储存在这里的,如“ABC”字符串就储存在常量区,储存在常量区的只读不可写。const修饰的全局变量也储存在常量区,const修饰的局部变量依然在栈上。

程序代码区:存放源程序的二进制代码。

二,堆与栈的对比
申请方式:栈由编译器管理,堆的分配和释放由程序员管理。

申请大小:栈是向低地址生长的数据结构,是一块连续的内存,能从栈中获得的内存较小,编译期间确定大小;堆是向高地址生长的数据结构,是一个不连续的储存空间,,内存获取比较灵活,也较大。

栈与堆中的储存内容:

栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中的最后一条指令的地址,然后是函数的各个参数,在大多 数的c编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量(静态变量是不入栈的),当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点开始运行;

堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小,堆中的具体内容由程序员安排。

三,动态内存分配
1.malloc函数;

函数原型: void * malloc (size_ t size) ;

功能:

1.开辟一块size大小的连续堆内存。

2.size表示堆 上所开辟内存的大小(字节数)。

3.函数返回值是一个指针,指向刚刚开辟的内存的首地址。

4.如果开辟内存失败, 返回一个空指针,即返回值为NULL。

5.当内存不再 使用时,应使用free ()函数将内存块释放

6.使用时 必须包含头文件<stdlib.h>或<malloc.h>

2.calloc函数;

函数原型: void * calloc(size_ t n, size t size);

功能:

1.在内存的动态存储区中分配n个长度为si ze的连续空间,

2.函数返回一个指向分配起始地址的指针;

3.如果分配不成功,返回NULL。

4.当内存不再 使用时,应使用free ()函数将内存块释放。

5.使用时 必须包含头文件<stdlib.h>或<malloc.h>

3.realloc函数;

函数原型:

void * realloc(void * mem_ address, size_ t newsize) ;

功能:

1.为已有内存的变量重新分配新的内存大小(可大、可小) ;

2.先判断当前的指针是否有足够的连续空间,如果有,扩大mem_address指向的地址,并且将mem_ address返回;

3.如果空间不够,先按照newsize指定的大小分配空间,将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域,而后释放原来mem_address 所指内存区域(注意:原来指针是自动释放,不需要使用free),同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。

4.如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针;

5.如果分配不成功,返回NULL。

6.当内存不再使用时,应使用free ()函数将内存块释放

7.使用时必须包含头文件<stdlib.h>或<malloc.h>

4.free函数。

函数原型: void free (void *ptr) ; //ptr为要释放的内存指针。

free():释放指针变量在堆区上的内存空间,不能释放栈上的内存空间,free要与malloc(calloc、realloc)成对使用。

注意:

如果malloc(calloc、realloc) 比 free 多, 会造成内存泄漏;

如果malloc(calloc、realloc) 比 free 少,会造成二次删除, 破坏内存,导致程序崩溃。

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