前言:
内存区域划分与分配:
1、栈区(stack)——程序运行时由编译器自动分配,存放函数的参数值,局部变量的值等,程序结束时由编译器自动释放。
2、堆区(heap) —— 在内存开辟另一块存储区域。一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。
3、全局区(静态区)(static)——编译器编译时即分配内存。全局变量和静态变量的存储是放在一块的。对于C语言初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。而C++则没有这个区别 - 程序结束后由系统释放
4、文字常量区 ——常量字符串就是放在这里的, 程序结束后由系统释放。
5、程序代码区——存放函数体的二进制代码。
初识内存分配函数malloc/ calloc/ realloc及内存释放free
从前言中我们知道,如果要想申请一段动态内存需要常见的堆上内存管理函数malloc(), calloc(), recalloc(), free(),而堆上的内存空间不会自动释放,直到调用free()函数,才会释放堆上的存储空间。
接下来我们一起来看一下这些函数具体实现及功能区别
1、malloc()
头文件:stdlib.h
声明:void *malloc(size_t size);
含义:在堆上,分配size个字节,并返回void指针类型。
返回值:分配内存成功,返回分配的堆上存储空间的首地址;否则,返回NULL
例如:给一个长度为4的字符数组申请一个动态内存
char *p = (char *)malloc(4*sizeof(char));
2、calloc()
头文件:stdlib.h
声明:void *calloc(size_t nobj, size_t size);
含义:在堆上,分配nobj*size个字节,并初始化为0,返回void* 类型
返回值:同malloc() 函数
例如:给一个长度为4的字符数组申请一个动态内存,并初识化为0.
char *p = (char *)calloc(4,sizeof(char));
=char *p = (char *)malloc(4*sizeof(char));
for(int i=0;i<4;i++)
{
p[i]=0;
}
3、recalloc()
头文件:stdlib.h
声明:void *realloc(void *p, size_t size);//新的大小一定要大于原来的大小不然的话会导致数据丢失!
含义:重新分配堆上的void指针p所指的空间为个字节,同时会复制原有内容到新分配的堆上存储空间。注意,若原来的void指针p在堆上的空间不大于n个字节,则保持不变。
返回值:同malloc() 函数
例如:给一个长度为4的字符数组动态内存扩容为一个长度为8的字符数组
p=(char*)realloc(p,8*sizeof(char))
=char *p = (char *)malloc(4*sizeof(char));
for(int i=0;i<4;i++)
{
p[i]=i;
}
char *q = (char *)malloc(8*sizeof(char));
for(int i=0;i<4;i++)
{
q[i]=p[i];
}
free(p);
p=q;
q=NULL;
(过程大概如右:重新申请一段内存——>将原来的值移到新空间——>释放原来内存——>更改地址)
4、free()
头文件:stdlib.h
声明:void free(void *p);
含义:释放void指针p所指的堆上的空间。
返回值:无
对于free(p)这句语句,如果p 是NULL 指针,那么free 对p无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针,那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。
free函数如何知道释放的位置及大小?
答案:实际上在free释放的时候会根据传入的地址向前偏移一定字节(头), 从这些字节中获取具体的内存块大小并释放。
free 函数崩溃的原因:
1、越界(把尾信息给破坏了)
2、修改指针的指向(free找不到头信息)
3、重复释放同一段内存
4、释放非动态创建的内存