• 【C语言练习】C语言如何操作内存(重中之重!!!)


    📢:如果你也对机器人、人工智能感兴趣,看来我们志同道合✨
    📢:不妨浏览一下我的博客主页【https://blog.csdn.net/weixin_51244852
    📢:文章若有幸对你有帮助,可点赞 👍 收藏 ⭐不迷路🙉
    📢:内容若有错误,敬请留言 📝指正!原创文,转载请注明出处


    前言:

    🔎C语言语句的本质是什么?

    以下面的代码为例结合内存来解析语句的本质,其实跟内存地址密切相关。

    int a;	// 编译器申请了1个int类型的内存格子
    //格子的长度是4字节,地址是确定的,但只有编译器知道并把符号a和这个格子绑定在一起。
    a = 5;	// 编译器会把5放入符号a绑定的内存格子中。
    a += 4;	// 编译器先把a原来的值读出来,然后给这个值加4,再把加之后的和赋值给a。
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4

    🔎数据类型的本质是什么?

    不管是普通变量类型,还是指针类型等,只要记住:
    类型只是对后面数字或者符号(代表的是内存地址)所表征的内存的一种长度规定解析方法的规定而已。

    一、内存操作方式

    1.1指针间接访问内存

    C语言中的指针,全名叫指针变量,指针变量其实很普通变量没有任何区别。
    📝譬如:
    int a和int *p其实没有任何区别,a和p都代表一个内存地址,假设是0x30000000,但是他们对这个内存地址的长度和解析方法不同的:
    🧩a是int型,所以a的长度是4字节,解析方法是按照int的规定来;
    🧩p是int *类型,所以长度是4字节,解析方法是int *的规定来(0x30000000开头的连续4字节中存储了1个地址,这个地址所代表的内存单元中存放的是一个int类型的数)。

    📢:因此,普通变量、数组、指针变量其实都没有本质差别,都是对内存地址的解析,只是解析方法不一样。

    1.2数组管理内存

    数组管理内存同样和变量无本质差别,仅仅是对符号解析方法的不同。
    📝例如:
    int a;//编译器分配4字节长度给a,并且把首地址和符号a绑定起来。
    int b[10]; //编译器分配40个字节长度给b,并且把首元素首地址和符号b绑定。
    数组中第一个元素(a[0])为首元素;每一个元素类型都是int,所以长度都是4,其中第一个字节的地址就称为首地址;首元素a[0]的首地址就称为首元素首地址。

    1.3内存管理之栈

    📝什么是栈?

    栈(stack)是一种数据结构,用于管理内存。C语言中使用栈来保存局部变量

    📝栈管理内存的特点:
    1、小内存、自动化
    2、先进后出(first in last out,FILO)

    栈的特点是入口即出口,只有一个口,另一个口是堵死的。所以先进去的必须后出来,类似弹匣的原理。
    反之,队列的特点是入口和出口都有,必须从入口进去,从出口出来,所以先进去的必须先出来,否则就堵住后面的。先进先出( first in first out ,FIFO)队列

    3、预定栈的大小不灵活,怕溢出

    首先,栈是有大小,所以栈内存大小不好设置。如果太小怕溢出,太大怕浪费内存,与数组类似
    其次,栈的溢出危害很大,一定要避免。因此不能定义太多或者太大的局部变量时,比如:不能定义 int b[20000]。

    1.4内存管理之堆

    📝什么是堆?

    “堆”(Heap)是一种数据结构,用于动态分配内存空间。堆内存分配由程序员手动控制,它与静态分配的栈内存不同。

    📝堆管理内存的特点:
    1、用于管理大块内存

    容量不限(常规使用的需求容量都能满足)

    2、手工分配&使用&释放

    申请及释放都需要手工进行,即需要程序员写代码明确进行申请malloc及释放free。

    3、容易内存泄漏

    如果申请了内存,但使用后未释放,会导致内存丢失,也称为内存泄漏
    在C/C++语言中,内存泄漏是最严重的程序bug,这也是大家认为Java/C#等语言比C/C++优秀的地方。

    4、将堆内存管理比喻成一个仓库

    仓库管理:堆内存需要进行管理,就像仓库需要管理存储的物品一样。程序员通过调用分配函数(比如malloc()或new)来向堆申请一定大小的新内存块,这可以类比为在仓库中存放新的物品。同样地,释放函数(比如free()或delete)会将不再需要的内存块归还给堆,类似于从仓库中取出不再需要的物品。

    在这里插入图片描述

    📝什么时候使用堆内存?

    需要内存容量比较大时,要求反复使用及释放时,很多数据结构(譬如链表)的实现都要使用堆内存。

    📝C语言操作堆内存的接口(malloc和free)

    堆内存释放时最简单,直接调用free释放即可。void free(void *ptr);
    堆内存申请时,有3个可选择的类似功能的函数:malloc, calloc, realloc

    void *malloc(size_t size); 
    void *calloc(size_t nmemb, size_t size);	
    // nmemb个单元,每个单元size字节
    > void *realloc(void *ptr, size_t size);
    > //改变原来申请的空间的大小的
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5

    📝譬如要申请10个int元素的内存:

    malloc(40);		malloc(10*sizeof(int));
    calloc(10, 4);		calloc(10, sizeof(int));
    
    • 1
    • 2

    数组定义时必须同时给出数组元素个数(数组大小),而且一旦定义再无法更改。在Java等高级语言中,有一些语法技巧可以更改数组大小,但其实这只是一种障眼法。它的工作原理是:先重新创建一个新的数组大小为要更改后的数组,然后将原数组的所有元素复制进新的数组,然后释放掉原数组,最后返回新的数组给用户;

    堆内存申请时必须给定大小,然后一旦申请完成大小不变,如果要变只能通过realloc接口。realloc的实现原理类似于上面说的Java中的可变大小的数组的方式。

    #include 
    #include "test.h"
    
    int main() {
        T_Size* Ming = (T_Size*)malloc(sizeof(T_Size));
        if (Ming == NULL) {
            printf("内存分配失败\n");
            return -1;
        }
    
        Ming->m_bWeigth = 75;
        Ming->m_wHeigth = 180;
        printf("升高和体重分别为%d,%d", Ming->m_wHeigth, Ming->m_bWeigth);
        free(Ming); // 释放动态分配的内存
        return 0;
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16

    总结:

    📝堆的优势和劣势
    优势:灵活;
    劣势:需要程序员去处理各种细节,所以容易出错,严重依赖于程序员的水平。

    在这里插入图片描述

  • 相关阅读:
    使用Elasticsearch来进行简单的DDL搜索数据
    kepler.gl 笔记:地图样式
    Flowable 已经执行完毕的流程去哪找?
    【虹科】物联网时代,加个网关or加个软件,设备上云原来如此简单
    性能分析之解析 RESAR 性能分析七步法
    2023.11-9 hive数据仓库,概念,架构
    gitlab 16.2.4 恢复
    【深度学习】PyTorch框架(3):优化与初始化
    centos ubantu IP一直变化,远程连接不上问题
    【软考学习7】数据校验——海明校验码、循环校验码、奇偶校验码
  • 原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_51244852/article/details/132613885