标准C语言09(malloc堆内存)

深藏阁楼爱情的钟 2022-12-18 01:50 128阅读 0赞

什么是堆内存：  
是进程的一个内存段(text\\data\\bss\\heap\\stack),由程序员手动管理  
特点：足够大，缺点：使用麻烦

为什么使用堆内存：  
1、随着程序的复杂，数据量变多  
2、其它内存段的申请、释放不受控制，堆内存的申请和释放受控制

如何使用堆内存：

> 注意：C语言中没有控制堆内存的语句，只能使用C标准库提供的函数

\#include <stdlib.h>  
void \*malloc(size\_t size);  
功能：从堆内存中申请size个字节的内存，申请到的内存中储存是什么内容不确定  
返回值：成功时返回申请到的内存的首地址，失败返回NULL  
注意：不会把内存块的数据全部清0

void free(void \*ptr);  
功能：释放一块堆内存，可以释放NULL，但是不能重复释放和释放非法内存

> 注意：释放的只是使用权，里面的数据不会特意的全部清理

void \*calloc(size\_t nmemb, size\_t size);  
功能：从堆内存中申请nmemb块大小为size的字节的内存，申请到的内存块会被初始化为0  
返回值：成功时返回申请到的内存的首地址，失败返回NULL

> 注意：申请到的还是一块连续的内存块

void \*realloc(void \*ptr, size\_t size);  
功能：改变已有的内存块的大小，size表示调整后的大小，大小在原有的基础上调大或调小  
返回值：是调整后的内存块的首地址，一定要重新接受，因为可能不是在原有内存块的基础上调整的。  
如果无法在原有内存块的基础上调整：  
1、申请一块符合大小要求的内存块  
2、把原内存的数据拷贝过去  
3、把原内存块释放，返回新内存块的首地址

malloc的内存管理机制：  
当首次向malloc申请堆内存时，malloc会向操作系统申请内存，操作系统会直接分配33页(1页=4096字节)，交给malloc管理。  
但不以为着可以越界，因为malloc把使用权会分配各"其他人",这样就产生了脏数据

每个内存块之间都有空隙(4~12字节),这些空隙一些是为了内存对齐，其中4个字节记录了malloc的维护信息，这些维护\`信息决定了下次分配内存块的位置，可以通过借助这个信息计算出每个内存块的大小，当这些信息被破坏时，会影响接下来malloc和free的调用

使用堆内存要注意的问题：  
内存泄漏：  
内存无法再使用，也无法释放，再次使用时只能重新申请，然后重复以上过程，是日积月累导致系统中可用的内存越来越少

> 注意：程序一旦结束属于它的所有资源都会被操作系统回收

如何尽量避免内存泄漏：  
谁申请的谁释放，谁知道该释放谁释放

如何判断定位泄漏：(搜一下)  
1、查看内存的使用情况  
2、分析代码，使用代码分析工具检查malloc使用情况  
3、包装malloc、free，申请、释放信息记录到日志中  
内存碎片：  
已经释放但无法再继续使用的内存叫做内存碎片，是由申请和释放的时间不协调导致的，而且无法避免，只能尽量减少

> 如果减少内存碎片： 1、尽量使用栈内存 2、不要频繁地申请释放内存 3、尽量申请大块内存自己管理

内存清理函数：  
\#include <strings.h>  
void bzero(void \*s, size\_t n);  
功能：把一块内存清理为0  
s:内存块的首地址  
n:内存块的字节数

\#include <string.h>  
void \*memset(void \*s, int c, size\_t n);  
功能：把内存块按字节设置为c  
s:内存块的首地址  
c:想要设置的ASCII码值  
n:内存块的字节数  
返回值：设置成功后的内存的首地址

堆内存定义二维数组：  
指针数组：定义n*m二维数组  
类型* arr\[n\];  
类型\* arr\[n\] = \{\};  
for(int i=0;i<n;i++)  
\{  
arr\[i\] = malloc(sizeof(类型)\*m);//容易产生内存碎片  
\}  
可以申请不规则的二维数组

数组指针：  
类型 (\*arrp)\[m\] = malloc(sizeof(类型)*n*m);//对内存要求高  
注意：所谓的多维数组都是用一维数组模拟出来的

> 练习1：计算100-10000之间的所有素数，结果储存在堆内存中，不能浪费内存。

字符串：  
字符：  
字符就是符号或图案，在计算机中字符是以整数形式存在的，当需要使用是会根据ASCII码表中的对应关系来显示相应的符号或图案。  
0 ‘\\0’  
48 ‘0’  
65 ‘A’  
97 ‘a’  
串：  
是一种数据结构，由一组连续的若干个相同类型的数据组成。  
末尾有一个结束标志。  
对于串型结构的处理都是批量性，从开头位置直到遇到了结束标志停止。  
字符串：  
由字符组成的串型结构，结束标志是’\\0’

字符串的输入：  
scanf %s 地址  
缺点：不接收空格

char \*gets(char \*s);  
功能：输入字符串，并且可以接收空格  
返回值：链式调用(把一个函数的返回值，作为另一个函数的参数)  
char \*fgets(char \*s, int size,stdin);  
功能：可以设置输入的字符串的长度size-1，超出部分不接收，强制在末尾为’\\0’预留位置

字符串的输出：  
printf %s 地址

int puts(const char \*s);  
功能：输出一个字符串，会在末尾自动添加\\n  
返回值：成功输出的字符个数

字符串的存在形式：  
字符数组：char arr\[10\] = \{‘1’,‘2’,‘3’\};  
由char类型组成的数组  
注意：主动为\\0 预留位置  
使用的是栈内存，数据可以修改

字符串字面值  
“由双引号包含的若干个字符”，默认末尾加上\\0  
字符串字面值是以地址形式存在的，储存在代码段，如果强行修改就会产生段错误  
const char\* str = “字符串字面值”;  
sizeof(“strstr”) 输出 字符个数+1  
注意：两个一模一样的字符串字面值在代码段中只有一份

常用方式：  
字符串数组\[\] = “字符串字面值”;  
char str\[\] = “hello world!”;  
会自动为\\0预留位置，而且可以修改值。  
赋值完后字符串存在两份，一份储存在代码段，另一份在栈内存(这份可以修改)