深入理解C指针 动态内存
2.1 动态内存分配
malloc函数的参数指定要分配的字节数。如果成功，它会返回从堆上分配的内存的指针。如果失败则会返回空指针。
sizeof操作符使应用程序更容易移植，还能确定在宿主系统中应该分配的正确字节数。
在释放用struct关键字创建的结构体时也可能发生内存泄漏。如果结构体包含指向动态内存分配的内存指针，那么可能需要在释放结构体之前先释放这些指针。
2.2 动态内存分配函数
2.2.1 使用malloc函数
malloc函数从堆上分配一块内存，所分配的字节数由该函数唯一的参数指定，返回值是void指针，如果内存不足，就会返回NULL。此函数不会清空或者修改内存，所以我们认为新分配的内存包含垃圾数据。
函数原型：void * malloc(size_t);
这个函数只有一个参数，类型是size_t，如果参数是负数就会引发问题。在有些系统中，参数是负数会返回NULL。如果malloc的参数是0，其行为是实现相关的：可能返回NULL指针，也可能返回一个指向分配了0字节区域的指针。如果malloc函数的参数是NULL，那么一般会生成一个警告然后返回0字节。
因为当malloc无法分配内存时会返回NULL，在使用它返回的指针之前先检查NULL是不错的做法。
1.要不要进行强制类型转换
C引入void指针之前，在两种互不兼容的指针类型之间赋值需要对malloc使用显示类型转换以避免产生警告。因为可以将void指针赋值给其它任意类型指针，所以就不再需要显示类型转换了。但有些开发者认为显示类型转换是不错的做法,因为：
- 这样可以说明malloc函数的用意。
- 代码可以和C++（或早期的C编译器）兼容，后两者需要显示类型转换。
2.分配内存失败
如果声明一个指针但没有在使用它之前为它指向的地址分配内存，那么内存通常会包含垃圾值，这往往会导致一个无效内存引用错误。
char *name;
scanf("%s",name); 这里使用的是name所引用的内存，实际这块内存还未分配。报错：使用未初始化的局部变量。
3.为数据类型分配指定字节数时尽量用sizeof操作符。
5.静态、全局指针和malloc
全局变量的初始化要在 main 函数执行前完成。初始化静态或全局变量时不能调用函数。
static int *pi = malloc(sizeof(int)); 这样会产生一个编译时错误信息，全局变量也一样。
对于静态变量，可以通过后面用一个单独的语句给变量分配内存来避免这个问题。
static int *pi;
pi = malloc(sizeof(int));
但是全局变量不能用单独地赋值语句，因为全局变量是在函数和可制行代码外部声明的，赋值语句这类代码必须出现在函数中。
在编译器看来，作为初始化操作符的 = 和作为赋值操作符的 = 不一样。
2.2.2 使用calloc函数
calloc会在分配的同时清空内存。该函数的原型如下：
void * calloc(size_t numElements,size_t elementSize); numElements：元素数目 elementSize：元素大小
清空内存的意思是将其内容置为二进制0。函数calloc()会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零,也就是说,如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存
那麽这些元素将保证会被初始化为0；如果你是为指针类型的元素分配内存,那麽这些元素通常会被初始化为空指针；如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零。
calloc函数会根据numElements和elementSize两个参数的乘积来分配内存，并返回一个指向内存的第一个字节的指针，如果乘积为0，那么calloc可能返回空指针。如果不能分配内存，则会返回NULL。
下例为pi分配了20字节，全部包含0：
int *pi = calloc(5, sizeof(int));
不用calloc的话，用malloc函数和memset函数可以得到同样的结果：
int *pi = malloc(5 * sizeof(int));
memset(pi, 0, 5 * sizeof(int));
如果内存需要清零可以使用calloc，不过执行calloc可能比执行malloc慢。
2.2.3 使用realloc函数
realloc函数会重新分配内存，函数原型如下：
void *realloc(void *ptr, size_t size);
第一个参数为原内存的指针，第二个参数为请求的大小，返回值为新申请内存的指针。具体情况总结如下：
如果是将分配的内存扩大，则有以下情况：
1）如果当前内存段后面有需要的内存空间，则直接扩展这段内存空间，realloc()将返回原指针。
2）如果当前内存段后面的空闲字节不够，那么就使用堆中的第一个能够满足这一要求的内存块，将目前的数据复制到新的位置，并将原来的数据块释放掉，返回新的内存块位置。
3）如果申请失败，将返回NULL，此时，原来的指针仍然有效。
注意：如果调用成功，不管当前内存段后面的空闲空间是否满足要求，都会释放掉原来的指针，重新返回一个指针，虽然返回的指针有可能和原来的指针一样，即不能再次释放掉原来的指针。
2.3 用free函数释放内存
函数原型：
void free(void *ptr);
指针参数应该指向由malloc类函数分配的内存地址，这块内存会被返还给堆。
如果传递给free函数的参数是空指针，通常他什么都不做。如果不是分配的内存，则行为将是未定义的。
应该在同一层管理内存的分配和释放。比如说，如果是在函数内分配的内存，那么就应该在同一个函数内释放它。
2.3.1 将已释放的指针置为NULL
如果试图解引用一个已释放的指针，其行为将是未定义的。调用free后给指针赋值NULL表示该指针无效，后续再使用这种指针会造成运行时异常。这种技术目的是解决迷途指针问题。
2.3.2 重复释放
重复释放是指两次释放同一块内存。重复释放同一块内存会造成运行时异常。
这两种情况都是重复释放，第二种更为隐蔽一些：
int *pi = (int *) malloc(sizeof(int));
*pi = 5;
free(pi);
...
free(pi);
int *p1 = (int*) malloc(sizeof(int));
int *p2 = p1;
free(p1);
...
free(p2);
2.3.3 堆和系统内存
堆的大小可能在程序创建后就规定不变了，也可能可以增长。不过堆管理器不一定会在调用free函数时将内存返还给操作系统。释放的内存只是可供应用程序后续使用。所以，如果程序先分配内存然后释放，从操作系统的角度看，释放的内存通常不会反映在应用程序的内存使用上。
如果内存已经释放，而指针还在引用原始内存，这样的指针就被称为迷途指针。迷途指针没有指向有效对象，有时也称为过早释放。
使用迷途指针会造成一系列问题，包括：
- 如果访问内存，则行为不可预期；
- 如果内存不可访问，则是段错误；
- 潜在的安全隐患；
此类迷途指针更难察觉：一个以上的指针引用同一内存区域而其中一个指针被释放。
memset函数
函数原型：原型：extern void *memset(void *ptr, int value, size_t num)
函数功能：将ptr所指的内存区域的前num个字节都设置为value的ASCII值，然后返回指向ptr的指针。
函数说明:参数value虽声明为int,但必须是unsigned char，该函数使用unsigned char(一个字节8位)转换填充内存块,所以范围在0 到255 之间。
