C语言 指针及动态内存分配

大一学《计算系统基础》的时候，没有讲这一块的内容，导致后面遇到指针就头疼，今天特来梳理一下这块的内容。

1.变量的类型

    C语言是一种强类型的语言，即要求定义变量的时候必须制定类型，然后编译器会根据类型来分配内存空间，只要定义就会分配。对于一个变量，本质上的两个要素是地址和类型。

    地址：这是变量名本身的含义，变量在内存中的首地址，即位置。底层的东西就是符号表了，编译器在编译时将每一个遇到的变量插入一条记录，《变量名，地址》这样的记                       录。

    类型：有了地址还不足以处理对变量的操作，因为不知道大小。现在要读取一个变量值，知道了地址，就知道了从哪里拿，但是拿多少呢？这就是一个问题，而解决拿多少的关                   键就是知道变量的类型。如果是int，那么就从首地址开始向后拿4个字节，char的话就拿一个字节。即，类型指明了变量的存储大小。当然这是对于char，int这样的基本                   数据类型而言。另外，对于复合类型的数据，比如strust，那么类型还指明了内存的分配方式。比如下面这个：

               

struct S{    int a；    char b；}；

               如果我们要读取一个S变量的内容，就得知道他的内存是怎么分配的，很显然是一个int类型，再跟一个char类型。如果我们要读取s.b，就得知道b变量的首地址，通过s的                  首地址加上4的字节的位移就可以得到了。

    总而言之，这里明白了变量的两个要素。地址和类型。

2.指针

    指针本身的类型是可以确定的，就是存放了一个地址，这个没什么好说的。但是指针所指向的内存所存放的数据的类型是很重要的，这个“类型”就是我们上面说的那个类型，指明了变量的大小和分配方式。所以我们认识指针也要从地址和类型开始。地址的话就是指针的值了，类型就是*号前面的内容。

    那么void *是什么意思？是说这个指针所指向的内存的类型不确定。也就是说我们只知道所指向变量的地址，其余的全部不知道。我们所能操作的也就是这个地址了。如果我们想通过*p的方式来读取内容，这样是不行的。引文我们并不知道类型，不知道要从这个地址开始，向后拿多少内存。所以对于* void，我们只能操作地址，地址所指向的内存内容无法得到。

   最后，这个void *有什么作用？它通常用来作为函数的参数或者返回值，因为它可以接受或返回任意类型的指针，在函数的内部，它就是一块内存，其余的什么都不知道，我们只能对这一整块内存进行整体的处理，如memcpy（）函数进行拷贝，或者malloc（）函数，进行内存空间的返回。

   所以对于void *，我们只知道地址为不知道具体的内容。

3.变量为止

    C语言中的变量会被分配到3个内存空间中：

    静态数据区：存放的是全局或者静态变量，在编译时候分配，当然这个区域还可以细细分。

    栈区：函数内部定义的局部变量，函数执行时分配，函数返回时回收，绝大部分的变量都在这里，因为程序就是函数构成的。

    堆区：动态分配的内存。在程序执行时才分配，大小可以动态决定。

4.动态分配方式

    主要有malloc（），alloc（）和realloc（）函数

   三个函数的申明分别是:
        void* malloc(unsigned size);
        void* realloc(void* ptr, unsigned newsize);  
        void* calloc(size_t numElements, size_t sizeOfElement); 

    三个函数都会返回分配以后内存的首地址，如果失败返回NULL。所以我们最好是验证一下返回值，看是不是NULL；

      realloc是把prt指向的内存重新调整为newsize大小，如果扩大，原有内存的内容不会改变，如果缩小，则会丢失一部分数据。返回的新地址有可能会与ptr不同，但是这个不一定，要看内存块所剩余的空间是否还够用，这样的话，大一些的newsize通常会导致首地址不一样，同时也会导致内存的拷贝。

     calloc是分配numElements个大小为sizeOfElement的连续内存。

     返回的内存是void *的，因此无法对内存的内容操作，我们通常会用另一个非void *的指针来接受void *的值，但是必须强制转型，这样就可以执行*p这样的操作了。