【C语言】动态内存管理

首先介绍内存的简单概念：

\内存主要分为三大区域，用于存放不同类型的变量：
    栈区：存放临时的变量，例如局部变量，形参，也就是我们常用的开辟空间方法；
    静态区：存放静态变量 （static 定义），全局变量；
    堆区：使用动态内存开辟的主要区域；

C语言中参与动态内存分配的函数主要有： malloc calloc realloc free

void *malloc( size_t size );
//malloc 函数的含义是：在 堆区 申请了 size 个 字节 的空间，最后以 void* 的类型返回已申请空间的首地址；
//不会对申请的空间进行初始化；

一般在赋值过程将malloc开辟的空间转换成自己所需的指针类型，以便于维护。例如：

#include 
int* p = (int*)malloc(50);//向内存申请50个字节，用int*类型维护；

if( NULL == p)
    return;     
*p = 0; 

如果开辟失败，则会返回空指针 NULL

该函数主要是对向堆区申请的空间进行释放（将空间交还操作系统），其格式为：

void free( void *memblock );
// memblock是存放动态内存开辟的首地址的指针变量，函数无返回值

memblock存放的如果不是动态内存开辟的首地址（常规定义），free行为是未知的；

如果memblock存放的是NULL,free函数没有任何行为；

int* p = (int*)malloc(50);
free(p);                    //在使用free函数后，p指向的空间已被归还，但仍然指向首地址，
p = NULL;                   //所以在释放后一定要手动置空；

void *calloc( size_t num, size_t size );
//calloc 函数会在 堆区 上申请一块连续的 num 个大小为 size 的空间，并将此空间上的值置为0（malloc不初始化）
//返回申请空间的首地址；申请失败返回null;

其他使用方法与 malloc 相同

int* p = (int*) calloc(10, sizeof(int));
free(p);
p = NULL;   
if( NULL == p)
    printf("%sn",strerror(errno))   

该增容函数在动态内存开辟中最为灵活，是动态内存开辟函数的**“主力”**

在使用动态内存的过程中，可以用该函数改变所申请内存空间的大小，提高内存利用；

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

memblock 变量存放的是指向之前开辟好的空间的首地址；
realloc函数会将memblock指向空间的内容拷贝至新开辟的 大小为 size 个字节的空间中，并将此空间的首地址以 void* 类型的方式返回；

realloc 有两种开辟方法：

 1. 当memblock 指向开辟的空间后面有足够的未被使用的空间时，realloc会在此空间之后开辟空间，返回的地址与memblock存放的地址相等；
    2. 当memblock 指向开辟的空间后面没有有足够的未被使用的空间时，realloc会重新找一块空间，将memblock的数据拷贝过去，free掉memblock指向的空间，并将新的空间地址返回；

p = (int*)realloc(p, 30);

int* ptr = (int*)realloc(p, 40);
if( ptr != NULL)
   p = ptr;              

注意问题

1. 动态空间的越界访问：如果需要增容空间，使用realloc，否则非法使用未开辟空间会造成未知错误；

2. 非动态开辟的空间用free释放：常规定义的变量用free释放，程序会报错；

3. 不能对存放已动态开辟的变量进行自加或自减操作，否则会导致使用free释放不完全，导致内存泄漏；

4. 严禁对同一块空间进行过次free释放

5. 动态内存开辟忘记释放（即内存泄漏）：> 空间回收有两种方式：1. free释放 2. 程序结束退出，OS自动回收

   内存泄漏：在写有关动态内存开辟函数时，忘记使用完释放，导致程序运行过程中，即使该空间未被该程序使用，其他程序也无法使用这片空间，造成空间浪费；如果特定程序一直在开辟空间而不回收，会导致内存慢慢好干，没有空间可用，导致程序崩溃。

   void GetMemory(char* p)
   {
       p = (char*)malloc(100);            
       
   }
   void Test(void)
   {
       char* str = NULL;
       GetMemory(str);                
       strcpy(str, "hello world");
       printf(str)
   }
   

   局部性原理：在使用某些数据的时候，接下来使用的数据大概率会是周围的数据，在使用内存的数据时，也会将周围数据连同使用的数据加载到缓存中。