C语言基础(18)-内存

一.内存布局

1.1 代码区

代码区code，程序被操作系统加载到内存的时候，所有的可执行代码都加载到代码区，也叫代码段。代码区是可读不可写的。

代码区中的所有的内容在程序加载到内存的时候就确定了，运行期间不可以修改，只可以执行。

1.2 静态区

静态区是程序加载到内存的时候就确定了，程序退出的时候就从内存消失。所有的全局变量和静态变量在程序运行期间都占用内存。静态区是可读可写的。

1.3 栈区

栈stack是一种先进后出的内存结构，所有的自动变量，函数的形参，函数的返回值都是由编译器自动放出栈中，当一个自动变量超出其作用域时，自动从栈中弹出。

栈区的容量一般很小，单位一般是k,所以栈中不能有太多变量。不同的系统栈的大小是不一样的，Windows系统在编译的时候就可以指定栈的大小，Linux栈的大小是可以通过环境变量设置的。

1.4 堆区

堆heap和栈一样，也是一种在程序运行过程中可以随时修改的内存区域，但没有栈那样先进后出的顺序。堆是一个大容器，它的容量要远远大于栈，但是在C语言中，堆内存空间的申请和释放需要手动通过代码来完成。

堆内存有一个最小单位，叫内存页，一个内存页的大小也不是固定的。

在当前测试的这个机器里面是4k为一个单位变化的，当我们需要申请一个堆内存的时候，总是以4k为一个单位，要一个char，给的是4k,操作系统这样做可以避免频繁分配内存。

堆的分配和释放

二.标准C内存函数

☞ malloc

☞ free

☞ calloc

☞ realloc

 

例1：malloc和free的使用

#include <stdio.h> // 这个头文件在系统目录下
#include <stdlib.h> // 使用了system函数
#include <Windows.h>
#include <string.h> // 使用了memset函数

int main() {



    //int a = 0; // 在栈区
    //static int b = 1; // 在静态区
    //int array[10]; // 在栈区
    //int sss[100000];// 不能在栈里面放太大的元素


    // 堆内存
    char *p;
    p = malloc(100); // 在堆中分配了一个100个字节的内存,p指向堆内存的首地址。p在栈里面，但p的值是堆地址编号

    // !!!!堆内存使用完毕后需要进行释放
    free(p); // 把p指向的堆空间翻译


    // 在堆中分配一个int
    int *p1 = malloc(sizeof(int)); // 在堆中分配一个int大小的内存
    *p1 = 0;//把堆中int的值设置为0
    printf("%d\n",*p1);

    // 在堆中分配一个int数组
    int *p2 = malloc(sizeof(int)*10);
    memset(p2,0,sizeof(int)*10); // 将这段内存的值初始化为0

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d\n",p2[i]);
    }


    free(p1);
    free(p2);

    system("pause");
    return 0;

}

 例2：malloc和calloc的区别：

#include <stdio.h> // 这个头文件在系统目录下
#include <stdlib.h> // 使用了system函数
#include <Windows.h>
#include <string.h> // 使用了memset函数

int main() {

    char *p1 = malloc(10*sizeof(char)); // malloc只负责分配不负责清理，因此在内存分配完成后，调用memset(x,0,x)进行初始化
    char *p2 = calloc(10,sizeof(char)); // calloc分配内存的同时会把内存清空，即会将所有内存置为0


    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%x\n",p1[i]);
    }

    printf("--------------------------------\n");

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%x\n",p2[i]);
    }

    system("pause");
    return 0;

}

执行结果：

例3：realloc的使用

#include <stdio.h> // 这个头文件在系统目录下
#include <stdlib.h> // 使用了system函数
#include <Windows.h>
#include <string.h> // 使用了memset函数

int main() {

    char *s1 = malloc(10 * sizeof(char));
    memset(s1, 0, 10 * sizeof(char)); //使用malloc分配的内存最好初始化
    strcpy(s1, "123456789");
    printf("当前s1的值为:%s\n", s1);

    char *s2 = calloc(10, sizeof(char)); // 分配10个内存单元，每个内存单元1字节
    strcpy(s2, "abcdef");
    printf("当前s2的值为:%s\n", s2);



    // 需求：把s1和s2合并为一个字符串，结果放入s1
    int len1 = strlen(s1);
    int len2 = strlen(s2);
    // realloc的返回值是指向新空间的指针,如果错误则返回NULL
    s1 = realloc(s1, len1 + len2 + 1); // 重新为s1分配内存,+1的目的是字符串末尾还有一个\0的结束符,strlen求得的实际上是字符的总数
    strcat(s1, s2);

    printf("当前s1的值为：%s\n", s1);

    free(s1);
    free(s2);

    system("pause");
    return 0;

}

执行结果：