（编写中）内存管理
内存管理
进程空间
- 程序，是经源码编译后的可执行文件，可执行文件可以多次被执行，比如我们可以多次打开 office。
- 而进程，是程序加载到内存后开始执行，至执行结束，这样一段时间概念，多次打开的 wps,每打开一次都是一个进程，当我们每关闭一个 office，则表示该进程结束。
- 程序是静态概念，而进程动态/时间概念。 ###进程空间图示
有了进程和程序的概念以后，我们再来看一下，程序被加载到内存以后内存空间布局是什么样的
栈内存(Stack)
- 栈中存放任意类型的变量，但必须是 auto 类型修饰的，即自动类型的局部变量， 随用随开，用完即消。
- 内存的分配和销毁系统自动完成，不需要人工干预
- 栈的最大尺寸固定，超出则引起栈溢出
- 局部变量过多，过大 或 递归层数太多等就会导致栈溢出
int ages[10240*10240]; // 程序会 崩溃, 栈溢出
#include <stdio.h>
int main()
{
// 存储在栈中, 内存地址从大到小
int a = 10;
int b = 20;
printf("&a = %p\n", &a); // &a = 0060FEAC
printf("&b = %p\n", &b); // &b = 0060FEA8
return 0;
}
堆内存(Heap)
- 堆内存可以存放任意类型的数据，但需要自己申请与释放
- 堆大小，想像中的无穷大，但实际使用中，受限于实际内存的大小和内存是否连续性
int *p = (int *)malloc(10240 * 1024); // 不一定会崩溃
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
// 存储在栈中, 内存地址从小到大
int *p1 = malloc(4);
*p1 = 10;
int *p2 = malloc(4);
*p2 = 20;
printf("p1 = %p\n", p1); // p1 = 00762F48
printf("p2 = %p\n", p2); // p2 = 00762F58
return 0;
}
malloc 函数
| 函数声明 | void * malloc(size_t _Size); |
|---|---|
| 所在文件 | stdlib.h |
| 函数功能 | 申请堆内存空间并返回,所申请的空间并未初始化。 |
| 常见的初始化方法是 | memset 字节初始化。 |
| 参数及返回解析 | |
| 参数 | size_t _size 表示要申请的字符数 |
| 返回值 | void * 成功返回非空指针指向申请的空间 ，失败返回 NULL |
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
/*
* malloc
* 第一个参数: 需要申请多少个字节空间
* 返回值类型: void *
*/
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
printf("p = %i\n", *p); // 保存垃圾数据
/*
* 第一个参数: 需要初始化的内存地址
* 第二个初始: 需要初始化的值
* 第三个参数: 需要初始化对少个字节
*/
memset(p, 0, sizeof(int)); // 对申请的内存空间进行初始化
printf("p = %i\n", *p); // 初始化为0
return 0;
}
free 函数
- 注意: 通过 malloc 申请的存储空间一定要释放, 所以 malloc 和 free 函数总是成对出现
| 函数声明 | void free(void *p); |
|---|---|
| 所在文件 | stdlib.h |
| 函数功能 | 释放申请的堆内存 |
| 参数及返回解析 | |
| 参数 | void* p 指向手动申请的空间 |
| 返回值 | void 无返回 |
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
// 1.申请4个字节存储空间
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
// 2.初始化4个字节存储空间为0
memset(p, 0, sizeof(int));
// 3.释放申请的存储空间
free(p);
return 0;
}
calloc 函数
| 函数声明 | void *calloc(size_t nmemb, size_t size); |
|---|---|
| 所在文件 | stdlib.h |
| 函数功能 | 申请堆内存空间并返回，所申请的空间，自动清零 |
| 参数及返回解析 | |
| 参数 | size_t nmemb 所需内存单元数量 |
| 参数 | size_t size 内存单元字节数量 |
| 返回值 | void * 成功返回非空指针指向申请的空间 ，失败返回 NULL |
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
/*
// 1.申请3块4个字节存储空间
int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 3);
// 2.使用申请好的3块存储空间
p[0] = 1;
p[1] = 3;
p[2] = 5;
printf("p[0] = %i\n", p[0]);
printf("p[1] = %i\n", p[1]);
printf("p[2] = %i\n", p[2]);
// 3.释放空间
free(p);
*/
// 1.申请3块4个字节存储空间
int *p = calloc(3, sizeof(int));
// 2.使用申请好的3块存储空间
p[0] = 1;
p[1] = 3;
p[2] = 5;
printf("p[0] = %i\n", p[0]);
printf("p[1] = %i\n", p[1]);
printf("p[2] = %i\n", p[2]);
// 3.释放空间
free(p);
return 0;
}
realloc 函数
| 函数声明 | void *realloc(void *ptr, size_t size); |
|---|---|
| 所在文件 | stdlib.h |
| 函数功能 | 扩容(缩小)原有内存的大小。通常用于扩容，缩小会会导致内存缩去的部分数据丢失。 |
| 参数及返回解析 | |
| 参数 | void * ptr 表示待扩容(缩小)的指针， ptr 为之前用 malloc 或者 calloc 分配的内存地址。 |
| 参数 | size_t size 表示扩容(缩小)后内存的大小。 |
| 返回值 | void* 成功返回非空指针指向申请的空间 ，失败返回 NULL 。 |
- 注意点:
- 若参数 ptr==NULL，则该函数等同于 malloc
- 返回的指针，可能与 ptr 的值相同，也有可能不同。若相同，则说明在原空间后面申请，否则，则可能后续空间不足，重新申请的新的连续空间，原数据拷贝到新空间， 原有空间自动释放
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
// 1.申请4个字节存储空间
int *p = NULL;
p = realloc(p, sizeof(int)); // 此时等同于malloc
// 2.使用申请好的空间
*p = 666;
printf("*p = %i\n", *p);
// 3.释放空间
free(p);
return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
// 1.申请4个字节存储空间
int *p = malloc(sizeof(int));
printf("p = %p\n", p);
// 如果能在传入存储空间地址后面扩容, 返回传入存储空间地址
// 如果不能在传入存储空间地址后面扩容, 返回一个新的存储空间地址
p = realloc(p, sizeof(int) * 2);
printf("p = %p\n", p);
// 2.使用申请好的空间
*p = 666;
printf("*p = %i\n", *p);
// 3.释放空间
free(p);
return 0;
}