一、粗略了解内存结构
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上面的图展示内存大体粗略结构,下面的图展示内存详细结构,我们一般开辟的局部变量都是在栈区的,而动态内存开辟的是在堆区
C/C++程序内存分配的几个区域:
1. 栈区(stack):在执行函数时内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时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。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区(heap):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(操作系统)回收。分配方式类似于链表。
3. 数据段(静态区)(static)存放全局变量、静态数据。程序结束后由操作系统释放。
4. 代码段:存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。
5. 想更详细了解,最好先全面了解一下内存的结构!
二、为什么存在动态内存分配?
int a = 20;//在栈空间开辟四个字节
char arr[10] = { 0 };//在栈空间开辟10字节的连续空间
这种开辟空间的方式的缺点:
1.空间开辟大小是固定的
2.数组在声明的时候,必须指定数组的长度,他所需要的内存在编译时分配,但是对于空间的需求,不仅需要如此,有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道,那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。此时就需要动态内存开辟了。
三、动态内存函数介绍
1、malloc和free函数的介绍
动态开辟函数头文件均为 stdlib.h
void* malloc(size_t size)
A、功能介绍:
向内存申请一块连续可用的空间,并返回指向这块空间的指针
B、参数介绍:
void星:因为开辟空间的类型不确定。如果开辟成功,则返回第一个字节地址(一个指向开辟好空间的指针),如果开辟失败,则返回一个NULL指针,所以是否开辟成功,最好要做一个检查,避免出现非法访问内存的问题
size:要开辟的字节数。如果他是0,malloc的行为是标准为定义的,取决于编译器,一般是不允许这么写的!
void free(void* ptr)
A、功能介绍:
因为向内存动态申请了空间,你就应该对申请来的动态内存释放和回收,归还给操作系用,这就用到free函数了
B、参数介绍:
ptr:指向动态内存开辟的指针
C、注意:
1.如果参数ptr指向的空间不是动态内存开辟的,那么free的因为是未定义的(就是不允许这样的意思)
2.如果参数ptr是NULL指针,free函数什么都不做
例子如下:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
//比如我想开辟10个int类型的空间,如何动态开辟?
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
//开辟完要判断malloc是否开辟成功
//防止访问NULL,非法访问内存
if (NULL != ptr)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
//其实你开辟完一段连续的内存空间
//ptr就可以当成数组名来用了
*(ptr + i) = 0;
//等价于ptr【i】= 0;
}
}
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
ptr = NULL;
return 0;
}
上段代码有两个疑问:
一、为什么malloc要强制类型转换?
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
因为mallo函数本来返回void*,你要开辟的为int类型的,所以你malloc就转为int的,这样int类型的指针解引用就可以访问4个字节,它的意义主要是在这里!
二、为什么要置ptr=NULL?
因为ptr指针指向的动态开辟的空间free函数已经释放了,ptr指针如果不置成NULL,还会指向那块空间,(ptr依然保存申请空间的地址)但是如果你后面又不小心访问了ptr所指向那块申请来的空间,它已经不属于你了,这是非法访问内存的行为,所以要把ptr置成NULL,防止你因为访问ptr所指向的那块动态开辟的空间而出错。
2.calloc函数介绍
void* calloc(size_t num, size_t size)
A、功能介绍:
同样适用于动态内存开辟空间,与malloc差不多,只是有小差别而已
B、参数介绍:
num:要开辟的元素个数
size:一个元素多大,单位:字节
C、和malloc的区别:
1、参数不同,malloc只有一个参数而已
2、calloc会初始化内存每个元素为0,而malloc不会
相同在于都在内存的堆区上申请一块空间
calloc 和 malloc 的区别看下面的代码就懂了!
三、realloc函数的介绍
void* realloc (void*ptr , size_t size)
A、功能介绍:
有时候我们会发现过去申请的空间太小或者过大了,而为了合理的使用内存,我们会对内存大小做一定的调整,realloc就可以做到,他让动态内存管理更加灵活。这个函数会在调整原内存空间大小的基础上,将原来内存中的数据移动到新的空间。
B、参数介绍:
1、ptr:要调整的内存地址
2、size:你要调整之后的新大小
3、返回void星:调整之后的内存起始地址
C、realloc调整空间存在的三种情况:
代码示例如下:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
//开辟失败perror函数会返回错误信息是什么
perror("main");
return 0;
}
//如果此时我想要20个int字节的空间,
//不只是10个字节空间,就要用realloc函数
int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));
if (ptr != NULL)
{
//开辟成功才能使p=ptr,因为如果失败它返回NULL
//p接收了NULL,它连原来的空间都会丢失!
p = ptr;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
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