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c语言——内存管理（堆和栈）

🕗 发布于 2024-07-22 18:16 java  开发语言  

一.栈内存(Stack) 

  • 栈中存放任意类型的变量，但必须是 auto 类型修饰的，即自动类型的局部变量， 随用随开，用完即消。
  • 内存的分配和销毁系统自动完成，不需要人工干预
  • 栈的最大尺寸固定，超出则引起栈溢出
    • 局部变量过多，过大 或 递归层数太多等就会导致栈溢出
int ages[10240*10240]; // 程序会崩溃, 栈溢出

#include <stdio.h>

int main()
{
    // 存储在栈中, 内存地址从大到小
    int a = 10;
    int b = 20;
    printf("&a = %p\n", &a); // &a = 0060FEAC
    printf("&b = %p\n", &b); // &b = 0060FEA8

    return 0;
}

 二.堆内存(Heap)

  • 堆内存可以存放任意类型的数据，但需要自己申请与释放
  • 堆大小，想像中的无穷大，但实际使用中，受限于实际内存的大小和内存是否连续性
int *p = (int *)malloc(10240 * 1024); // 不一定会崩溃

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    // 存储在栈中, 内存地址从小到大
    int *p1 = malloc(4);
    *p1 = 10;
    int *p2 = malloc(4);
    *p2 = 20;
   
    printf("p1 = %p\n", p1); //  p1 = 00762F48
    printf("p2 = %p\n", p2); // p2 = 00762F58

    return 0;
}

三.内存相关的函数

malloc函数

函数声明void * malloc(size_t _Size);
所在文件stdlib.h
函数功能申请堆内存空间并返回,所申请的空间并未初始化。
常见的初始化方法是memset 字节初始化。
参数及返回解析
参数size_t _size 表示要申请的字符数
返回值void * 成功返回非空指针指向申请的空间 ，失败返回 NULL
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    /*
     * malloc
     * 第一个参数: 需要申请多少个字节空间
     * 返回值类型: void *
     */ 
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
    printf("p = %i\n", *p); // 保存垃圾数据
    /*
     * 第一个参数: 需要初始化的内存地址
     * 第二个初始: 需要初始化的值
     * 第三个参数: 需要初始化对少个字节
     */ 
    memset(p, 0, sizeof(int)); // 对申请的内存空间进行初始化
    printf("p = %i\n", *p); // 初始化为0
    return 0;
}

free函数

  • 注意: 通过malloc申请的存储空间一定要释放, 所以malloc和free函数总是成对出现
函数声明void free(void *p);
所在文件stdlib.h
函数功能释放申请的堆内存
参数及返回解析
参数void* p 指向手动申请的空间
返回值void 无返回
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    // 1.申请4个字节存储空间
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
    // 2.初始化4个字节存储空间为0
    memset(p, 0, sizeof(int));
    // 3.释放申请的存储空间
    free(p);
    return 0;
}

calloc函数

函数声明void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
所在文件stdlib.h
函数功能申请堆内存空间并返回，所申请的空间，自动清零
参数及返回解析
参数size_t nmemb 所需内存单元数量
参数size_t size 内存单元字节数量
返回值void * 成功返回非空指针指向申请的空间 ，失败返回 NULL
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    /*
    // 1.申请3块4个字节存储空间
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 3);
    // 2.使用申请好的3块存储空间
    p[0] = 1;
    p[1] = 3;
    p[2] = 5;
    printf("p[0] = %i\n", p[0]);
    printf("p[1] = %i\n", p[1]);
    printf("p[2] = %i\n", p[2]);
    // 3.释放空间
    free(p);
    */

    // 1.申请3块4个字节存储空间
    int *p = calloc(3, sizeof(int));
    // 2.使用申请好的3块存储空间
    p[0] = 1;
    p[1] = 3;
    p[2] = 5;
    printf("p[0] = %i\n", p[0]);
    printf("p[1] = %i\n", p[1]);
    printf("p[2] = %i\n", p[2]);
    // 3.释放空间
    free(p);

    return 0;
}

realloc函数

函数声明void *realloc(void *ptr, size_t size);
所在文件stdlib.h
函数功能扩容(缩小)原有内存的大小。通常用于扩容，缩小会会导致内存缩去的部分数据丢失。
参数及返回解析
参数void * ptr 表示待扩容(缩小)的指针， ptr 为之前用 malloc 或者 calloc 分配的内存地址。
参数size_t size 表示扩容(缩小)后内存的大小。
返回值void* 成功返回非空指针指向申请的空间 ，失败返回 NULL。
  • 注意点:
    • 若参数ptr==NULL，则该函数等同于 malloc
    • 返回的指针，可能与 ptr 的值相同，也有可能不同。若相同，则说明在原空间后面申请，否则，则可能后续空间不足，重新申请的新的连续空间，原数据拷贝到新空间， 原有空间自动释放
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    // 1.申请4个字节存储空间
    int *p = NULL;
    p = realloc(p, sizeof(int)); // 此时等同于malloc
    // 2.使用申请好的空间
    *p = 666;
    printf("*p = %i\n",  *p);
    // 3.释放空间
    free(p);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    // 1.申请4个字节存储空间
    int *p = malloc(sizeof(int));
    printf("p = %p\n", p);
    // 如果能在传入存储空间地址后面扩容, 返回传入存储空间地址
    // 如果不能在传入存储空间地址后面扩容, 返回一个新的存储空间地址
    p = realloc(p, sizeof(int) * 2);
    printf("p = %p\n", p);
    // 2.使用申请好的空间
    *p = 666;
    printf("*p = %i\n",  *p);
    // 3.释放空间
    free(p);

    return 0;
}


原文地址：https://blog.csdn.net/m0_59247951/article/details/140587241

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