动态内存管理

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内存中的栈区和堆区

malloc

free

calloc

realloc

内存中的栈区和堆区

我们知道php的底层是C (任何语言其实都可以分为大同小异的几块)

而C语言的内存模型分为5个区：栈区、堆区、静态区、常量区、代码区。每个区存储的内容如下：

1、栈区：存放函数的参数值、局部变量等，由编译器自动分配和释放，通常在函数执行完后就释放了，其操作方式类似于数据结构中的栈。栈内存分配运算内置于CPU的指令集，效率很高，但是分配的内存量有限，比如iOS中栈区的大小是2M。

2、堆区：就是通过new、malloc、realloc分配的内存块，编译器不会负责它们的释放工作，需要用程序区释放。分配方式类似于数据结构中的链表。“内存泄漏”通常说的就是堆区。

3、静态区：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后，由系统释放。

4、常量区：常量存储在这里，不允许修改。

5、代码区：顾名思义，存放代码。

分布图：

 

 

 

malloc

c语言提供了一个动态内存开辟的函数：

void* malloc(sizt_t size);

这个函数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。 

1、如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针

2、如果开辟失败，则返回一个指向NULL的指针，因此malloc的返回值一定要做检查。例如：

int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
int* ptr = p;
if (p == NULL)
{
	printf("%s\n", strerror(errno));
	return 1;
}
//上面第一行代码，因为malloc返回值是void*类型，(int*)会将malloc返回值
//强制类型转换为int*类型
//sizeof的单位是字节；
//malloc()括号里面填写的是字节大小，返回值为int*类型方便后面使用这块空间时解引用 p时，
//*（p+1）跳过的是一个整型大小,方便数据的存储

3、返回值的类型是void,所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由自己决定

4、如果参数size为0，malloc的行为标准是未定义的，取决于编译器。 

malloc函数申请动态内存空间的代码：

free

专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free(void * ptr);

free函数用来释放动态开辟的内存。

1、如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义的。

2、如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事也不做。

malloc和free都声明在stdlib.h头文件中

 举个例子：

int main()
{
	//int arr[10];//向内存申请了40个字节
	int* ptr = (int*)malloc(10*sizeof(int));
	int* p = ptr;
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*p = i;
		p++;
	}
 
	//释放
	free(ptr);
	p = NULL;
  ptr = NULL;
	return 0;
}

free函数释放空间是从ptr指向的地址后面的地址空间：在使用的时候指针ptr往后移动，但是释放空间的时候需要释放ptr后面的空间而不是p之后的

所以一般用free（）的时候传入的是申请空间的时候的旧地址 

              malloc      free    成对出现

              calloc       free     成对出现

这里需要注意的是：假如申请一块内存空间，则需要在不使用的时候及时释放掉，否则会造成内存泄漏（你申请了一块内存，自己不用别人也用不着）

还会一直占用内存，直到程序运行结束：

例如：

while(1)
{
    malloc(40);
}

 假如在一个操作系统里面，这里需要申请内存，那里也需要申请内存空间，那么就会占用大量的内存空间。

malloc函数申请动态内存空间，和free函数释放的代码：

#include 
#include 
#include 
INT_MAX
int main()
{
	//int arr[10];//向内存申请了40个字节
	int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
	int* ptr = p;
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*ptr = i;
		ptr++;
	}
 
	//释放
	free(p);
	p = NULL;
  ptr = NULL;
	return 0;
}

calloc

calloc也用来做动态内存分配，原型如下：

void*calloc(size_t num,size_t size);
//这里siez_t指的是无符号整型
//num指的是个数
//size 表示大小
//总的来说就是申请num个大小为size字节的空间

举个例子： 

int *p = (int*)calloc(10,sizeof(int));

 它的返回值类型也是void*，可以通过强制类型转换(int*)转换为整型指针，int大小为4个字节

realloc

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时我们会发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的使用内存，我们一定会堆内存的大小做灵活的调整。那realloc就可以做到对动态开辟内存大小的调整。函数原型如下：

void * realloc(void* ptr,size_t size);

1、ptr是要调整的内存地址

2、size调整之后的新大小，（这里的size一般要比原来的大，不然可能会造成数据丢失）

3、这个函数调整原地址空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间。例如：

 

        当原来的地址空间的后面无法开辟需要的大小的空间的时候，会异地开辟一个新的地址空间。首先会把原来的数据复制到新的地址空间，然后会自动释放掉原来的空间，最后返回新的地址空间的地址。 

realloc动态申请空间的代码：

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
		return 1;
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	//增加空间
	int* ptr = (int*)realloc(p, 80);
	//当realloc开辟失败的是，返回的是NULL
	//....
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
		ptr = NULL;
	}
	
	for (i = 10; i < 20; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	
	//释放
	free(p);
	p = NULL;
 
	return 0;
}