c语言深入学习系列内存管理
众所周知，C语言程序设计中，内存的分配和管理完全交由程序员来控制，因此，内存管理是每个C程序员必须熟练掌握的。
一般而言，分配给进程的内存有四个概念上不同的区域，分别为：代码段、数据段、堆和栈，其中数据段又可以细分为初始化为非零的数据和初始化为零的数据。如下图所示：
-------------------
| 程序栈 |----------高地址--〉低地址
-------------------
| 堆 |----------向上增长
-------------------
| BSS |----------数据段
| 全局和静态变量 |
-----------------------------低地址
| 可执行代码 |----------代码段
-------------------
可执行指令放在代码段中，任何时刻，内存中只有一份相同程序的指令拷贝，多个实例共享这些代码。
初始化为非零的静态数据和全局数据存放在数据段中，运行相同程序的每个进程，有自己的数据段。
初始化为零的全局数据和静态分配数据存放在进程的BSS区域中，每个运行的进程都有自己的BSS，程序运行的时候，将数据放到数据段中，由此可知，只有初 始化为非零的变量才占用空间，所以对于类似static int ss[1024];这样的数组自动用0来填充，它占的空间很小。
堆，动态内存来自于堆，即：通过malloc得到的空间，通常情况下，堆是向上增长的，即：后面分配的地址比前面的地址在数值上大一些。
栈，分配本地变量的地方，函数参数、函数的返回值和返回地址也放在栈空间中，需要特别注意的是，当函数返回后，存储在栈空间中的函数变量“自动消失”，空间被其他函数使用。栈空间是向下增长的。
在C语言中，一般通过malloc/calloc函数分配空间，通过free()函数释放空间，使用realloc()改变已分配空间的大小。
分配内存的步骤：
1.申明一个指定类型的指针
2.计算要分配空间的大小，一般使用函数sizeof()来实现
3.调用函数malloc()完成空间的申请，将函数的返回值赋给指针变量，
4.检查返回值是否不为NULL，保证空间分配成功
5.分配好的空间是没有经过初始化的，其中可能包含一些垃圾信息，因此
调用函数memset()将其用0来填充是个好的习惯
释放内存步骤：
1.调用函数free()释放掉空间
注意：1.不可以使用free()掉后的空间
2.free()后，最好将指针置为NULL，因为如果不做这步处理，
原来的指针依旧指向刚才释放的空间，可以继续操作
3.避免重复释放空间
在Unix系统上，提供了函数alloca()函数，可以实现在栈空间上分配指定大小的空间，这样的好处是，函数结束后，空间自动释放，不必显式地调用函数free()，但是该函数有很多弊端，比如不可移植等，因此不建议使用。
有必要提一下malloc、calloc、realloc函数的底层实现，在Linux系统中，提供了brk()和sbrk()函数，上面几个函数就是在这两个函数的基础上实现的。
程序员们经常编写内存管理程序，往往提心吊胆。如果不想触雷，唯一的解决办法就是发现所有潜伏的地雷并且排除它们，躲是躲不了的。本章的内容比一般教科书的要深入得多，读者需细心阅读，做到真正地通晓内存管理。
7.1内存分配方式
内存分配方式有三种：
（1） 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。
（2） 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
（3） 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。
7.2常见的内存错误及其对策
发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来，程序却没有发生任何问题，你一走，错误又发作了。
常见的内存错误及其对策如下：
u 内存分配未成功，却使用了它。
编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。
u 内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组）。
内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。
u 内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。
例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。
u 忘记了释放内存，造成内存泄露。
含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。
动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。
u 释放了内存却继续使用它。
有三种情况：
（1）程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。
（2）函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
（3）使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。
l 【规则7-2-1】用malloc或new申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL。防止使用指针值为NULL的内存。
l 【规则7-2-2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右值使用。
l 【规则7-2-3】避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“多1”或者“少1”操作。
l 【规则7-2-4】动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。
l 【规则7-2-5】用free或delete释放了内存之后，立即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。
7.1内存分配方式
内存分配方式有三种：
（1） 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。
（2） 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
（3） 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。
7.2常见的内存错误及其对策
发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来，程序却没有发生任何问题，你一走，错误又发作了。
常见的内存错误及其对策如下：
u 内存分配未成功，却使用了它。
编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。
u 内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组）。
内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。
u 内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。
例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。
u 忘记了释放内存，造成内存泄露。
含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。
动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。
u 释放了内存却继续使用它。
有三种情况：
（1）程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。
（2）函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
（3）使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。
l 【规则7-2-1】用malloc或new申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL。防止使用指针值为NULL的内存。
l 【规则7-2-2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右值使用。
l 【规则7-2-3】避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“多1”或者“少1”操作。
l 【规则7-2-4】动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。
l 【规则7-2-5】用free或delete释放了内存之后，立即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。
