c语言内存分配与释放

什么是堆？说到堆，又忍不住说到了栈！什么是 栈？

1、什么是堆：堆是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程 初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。
2、什么是栈：栈是线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立。每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换SS/ESP寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。

C语言程序编译的内存分配，堆与栈的区别：

• 栈是由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。
  堆一般由程序员分配释放，若不释放，程序结束时可能由OS回收。注意这里说是可能，并非一定。再强调一次，记得要释放！
• 栈区(stack) :
  //windows下，栈内存分配2M（确定的常数），超出了限制，提示stack overflow错误
  //编译器自动分配释放，主要存放函数的参数值，局部变量值等；

• 堆区(heap)：程序员手动分配释放，操作系统80%内存

• 全局区或静态区：存放全局变量和静态变量；程序结束时由系统释放，分为全局初始化区和全局未初始化区；

• 字符常量区：常量字符串放与此，程序结束时由系统释放；

• 程序代码区：存放函数体的二进制代码。

栗子：

<code class="hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">int</span> a=<span class="hljs-number">0</span>;        <span class="hljs-comment">//全局初始化区</span><span class="hljs-keyword">char</span> *p1;       <span class="hljs-comment">//全局未初始化区</span><span class="hljs-keyword">void</span> main(){   <span class="hljs-keyword">int</span> b;          <span class="hljs-comment">//栈</span>   <span class="hljs-keyword">char</span> s[]=<span class="hljs-string">"bb"</span>;  <span class="hljs-comment">//栈</span>   <span class="hljs-keyword">char</span> *p2;       <span class="hljs-comment">//栈</span>   <span class="hljs-keyword">char</span> *p3=<span class="hljs-string">"123"</span>; <span class="hljs-comment">//其中，“123\0”常量区，p3在栈区</span>   <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">int</span> c=<span class="hljs-number">0</span>; <span class="hljs-comment">//全局区</span>   p1=(<span class="hljs-keyword">char</span>*)<span class="hljs-built_in">malloc</span>(<span class="hljs-number">10</span>);   <span class="hljs-comment">//10个字节区域在堆区</span>   <span class="hljs-built_in">strcpy</span>(p1,<span class="hljs-string">"123"</span>);    <span class="hljs-comment">//"123\0"在常量区，编译器 可能 会优化为和p3的指向同一块区域</span>}</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li></ul><div class="save_code tracking-ad" style="display: none;" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li></ul>

栈内存

<code class="hljs cs has-numbering"><span class="hljs-keyword">void</span> stackFun(){    <span class="hljs-keyword">int</span> a[<span class="hljs-number">1024</span>];    <span class="hljs-comment">//栈内存自动释放</span>}</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li></ul>

堆内存

<code class="hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">void</span> heapFun(){    <span class="hljs-comment">//40M内存</span>    <span class="hljs-comment">//字节</span>    <span class="hljs-comment">//void *任意类型的指针</span>    <span class="hljs-keyword">int</span>* p = <span class="hljs-built_in">malloc</span>(<span class="hljs-number">1024</span> * <span class="hljs-number">1024</span> * <span class="hljs-number">10</span> * <span class="hljs-keyword">sizeof</span>(<span class="hljs-keyword">int</span>));    <span class="hljs-comment">//释放</span>    <span class="hljs-built_in">free</span>(p);}</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li></ul>

<code class="hljs scss has-numbering">void <span class="hljs-function">main()</span>{        <span class="hljs-comment">//在堆内存上，分配40M的内存</span>    while (1){        <span class="hljs-function">Sleep(<span class="hljs-number">1000</span>)</span>;            <span class="hljs-function">stackFun()</span>;    }    <span class="hljs-function">getchar()</span>;}</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li></ul>

创建一个数组，动态指定数组的大小（在程序运行过长中，可以随意的开辟指定大小的内存，以供使用，相当于Java中的集合）
静态内存分配，分配内存大小的是固定，问题：1.很容易超出栈内存的最大值 2.为了防止内存不够用会开辟更多的内存，容易浪费内存

动态内存分配，在程序运行过程中，动态指定需要使用的内存大小，手动释放，释放之后这些内存还可以被重新使用（活水）

函数：calloc() 分配内存空间并初始化
calloc() 函数用来动态地分配内存空间并初始化为 0，其原型为：

<code class="hljs cpp has-numbering">  <span class="hljs-keyword">void</span>* <span class="hljs-built_in">calloc</span> (size_t num, size_t size);</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li></ul>

calloc() 在内存中动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间，并将每一个字节都初始化为 0。所以它的结果是分配了 num*size 个字节长度的内存空间，并且每个字节的值都是0。

【返回值】分配成功返回指向该内存的地址，失败则返回 NULL。

函数：malloc() 动态地分配内存空间

malloc() 函数用来动态地分配内存空间（如果你不了解动态内存分配，请查看：C语言动态内存分配及变量存储类别），其原型为：

<code class="hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">void</span>* <span class="hljs-built_in">malloc</span> (size_t size);</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li></ul>

应用在程序中代码如下：

<code class="hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">void</span> main(){    <span class="hljs-comment">//静态内存分配创建数组，数组的大小是固定的</span>    <span class="hljs-comment">//int i = 10;</span>    <span class="hljs-comment">//int a[i];</span>    <span class="hljs-keyword">int</span> len;    <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"输入数组的长度："</span>);    <span class="hljs-built_in">scanf</span>(<span class="hljs-string">"%d"</span>,&len);    <span class="hljs-comment">//开辟内存，大小len*4字节</span>    <span class="hljs-keyword">int</span>* p = <span class="hljs-built_in">malloc</span>(len * <span class="hljs-keyword">sizeof</span>(<span class="hljs-keyword">int</span>));    <span class="hljs-comment">//p是数组的首地址，p就是数组的名称</span>    <span class="hljs-comment">//给数组元素赋值（使用这一块刚刚开辟出来的内存区域）</span>    <span class="hljs-keyword">int</span> i = <span class="hljs-number">0</span>;    <span class="hljs-keyword">for</span> (; i < len - <span class="hljs-number">1</span>; i++){        p[i] = rand() % <span class="hljs-number">100</span>;        <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"%d,%#x\n"</span>, p[i], &p[i]);    }    <span class="hljs-comment">//手动释放内存 </span>    <span class="hljs-comment">//free()释放动态分配的内存空间</span>    <span class="hljs-built_in">free</span>(p);    getchar();}</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li><li>21</li><li>22</li><li>23</li><li>24</li><li>25</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li><li>21</li><li>22</li><li>23</li><li>24</li><li>25</li></ul>

realloc 重新分配内存

<code class="hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">void</span> main(){    <span class="hljs-keyword">int</span> len;    <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"第一次输入数组的长度："</span>);    <span class="hljs-built_in">scanf</span>(<span class="hljs-string">"%d"</span>, &len);    <span class="hljs-comment">//int* p = malloc(len * sizeof(int));   </span>    <span class="hljs-keyword">int</span>* p = <span class="hljs-built_in">calloc</span>(len, <span class="hljs-keyword">sizeof</span>(<span class="hljs-keyword">int</span>));    <span class="hljs-keyword">int</span> i = <span class="hljs-number">0</span>;    <span class="hljs-keyword">for</span> (; i < len; i++){        p[i] = rand() % <span class="hljs-number">100</span>;        <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"%d,%#x\n"</span>, p[i], &p[i]);    }    <span class="hljs-keyword">int</span> addLen;    <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"输入数组增加的长度："</span>);    <span class="hljs-built_in">scanf</span>(<span class="hljs-string">"%d"</span>, &addLen);    <span class="hljs-comment">//内存不够用，扩大刚刚分配的内存空间</span>    <span class="hljs-comment">//1.原来内存的指针 2.内存扩大之后的总大小        </span>    <span class="hljs-keyword">int</span>* p2 = realloc(p, <span class="hljs-keyword">sizeof</span>(<span class="hljs-keyword">int</span>) * (len + addLen));    <span class="hljs-keyword">if</span> (p2 == NULL){        <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"重新分配失败，世界那么大，容不下我。。。"</span>);    }</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li><li>21</li><li>22</li></ul><div class="save_code tracking-ad" style="display: none;" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li><li>21</li><li>22</li></ul>

新分配内存的两种情况：

//缩小，缩小的那一部分数据会丢失
//扩大，（连续的）
1.如果当前内存段后面有需要的内存空间，直接扩展这段内存空间，realloc返回原指针
2.如果当前内存段后面的空闲字节不够，那么就使用堆中的第一个能够满足这一要求的内存块，将目前的数据复制到新的位置，并将原来的数据库释放掉，返回新的内存地址
3.如果申请失败，返回NULL，原来的指针仍然有效

<code class="hljs php has-numbering"><span class="hljs-comment">//接着上面的代码重新赋值</span>    i = <span class="hljs-number">0</span>;    printf(<span class="hljs-string">"--------------------------\n"</span>);    <span class="hljs-keyword">for</span> (; i < len + addLen; i++){        p2[i] = rand() % <span class="hljs-number">200</span>;        printf(<span class="hljs-string">"%d,%#x\n"</span>, p2[i], &p2[i]);    }    <span class="hljs-comment">//手动释放内存</span>    <span class="hljs-keyword">if</span> (p != <span class="hljs-keyword">NULL</span>){        free(p);        p = <span class="hljs-keyword">NULL</span>;    }       <span class="hljs-keyword">if</span> (p2 != <span class="hljs-keyword">NULL</span>){        free(p2);        p2 = <span class="hljs-keyword">NULL</span>;    }    getchar();}</code><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li></ul><div class="save_code tracking-ad" data-mod="popu_249"><a target=_blank href="javascript:;" target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets.png" alt="" /></a></div><ul class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li></ul>

内存分配的几个注意细节

1.不能多次释放；
2.释放完之后（指针仍然有值），给指针置NULL，标志释放完成；
3.内存泄露（p重新赋值之后，再free，并没有真正释放内存）；

<code class="hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">void</span> main(){    <span class="hljs-keyword">int</span> len;    <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"输入数组的长度："</span>);    <span class="hljs-built_in">scanf</span>(<span class="hljs-string">"%d"</span>, &len);    <span class="hljs-keyword">int</span>* p = <span class="hljs-built_in">malloc</span>(len * <span class="hljs-keyword">sizeof</span>(<span class="hljs-keyword">int</span>));         <span class="hljs-keyword">int</span> i = <span class="hljs-number">0</span>;    <span class="hljs-keyword">for</span> (; i < len; i++){        p[i] = rand() % <span class="hljs-number">100</span>;        <span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"%d,%#x\n"</span>, p[i], &p[i]);    }    <span class="hljs-keyword">if</span> (p != NULL){        <span class="hljs-built_in">free</span>(p);        p = NULL;    }    getchar();}</code>