C语言学习笔记之 内存管理
内存管理
内存分区
普通局部变量
定义
// 局部变量
// 在{}里面定义的不加任何修饰的变量 就是局部变量
// 作用范围：离它最近的{}之间
// 生命周期：离它最近的{}结束，局部变量就释放
// 储存空间：栈区
// 注意事项：
// 局部变量 不初始化 内容随机
// 不同范围局部变量同名 就近原则
// 例
#include <stdio.h>
void test()
{
int num;
printf("%d\n",num); // 局部变量，作用域：test函数
}
int main()
{
test();
return 0;
}
// 运行结果：
4200363
普通全局变量
// 全局变量
// 定义：在函数外定义的变量 就是普通全局变量
// 作用范围：当前源文件和其他源文件（加extern修饰）
// 生命周期：整个进程
// 存储空间：全局区
// 注意事项：
// 普通全局变量不初始化 内容为0
// 普通全局变量和普通局部变量同名 就近原则
// 例
#include <stdio.h>
int num; // 普通全局变量
int main()
{
printf("%d",num);
return 0;
}
// 运行结果
0
静态局部变量（static修饰）
// 静态局部变量
// 在{}里面定义的 用static修饰 的变量 就是静态局部变量
// 作用范围：离它最近的{}之间
// 生命周期：整个进程
// 储存空间：全局区
// 注意事项：
// 静态局部变量不初始化 内容为0
// 静态局部变量多次初始化 只有第一次有效
// 例
#include <stdio.h>
int test()
{
static int num = 10; // 静态局部变量
++num;
printf("%d\n",num);
}
int main()
{
test();
test();
test();
return 0;
}
// 运行结果
11
12
13
静态全局变量
// 静态全局变量
// 定义：在函数外定义的 被static修饰 的变量 就是普通全局变量
// 作用范围：只在当前源文件有效
// 生命周期：整个进程
// 存储空间：全局区
// 注意事项：
// 普通全局变量不初始化 内容为0
静态函数与普通函数的区别
// 普通函数
int test1(){;}
// 静态函数
static int test2(){;}
// 普通函数：当前源文件和其他源文件（加extern修饰）都可以使用
// 静态函数：只可以在当前源文件使用
内存分区详解
- 代码区：存放程序的代码，即CPU执行的机器指令，并且是只读的。
- 常量区：存放常量
- 静态区（全局区）：静态变量和全局变量的存储区域是一起的，静态区的内存直到程序全部结束之后才会被释放
- 堆区：由程序员调用malloc()函数来主动申请的，需使用free()函数来释放内存
- 栈区：存放函数内的局部变量，形参和函数返回值。栈区之中的数据的作用范围过了之后，系统就会回收自动管理栈区的内存(分配内存 , 回收内存),不需要开发人员来手动管理
内存操作函数
以mem开头
memset内存填充函数
#include <string.h>
void *memset(void *s,int c,size_t n);
功能：将s内存区域的前n个字节以参数c填入
参数：
s：需要操作内存的首地址
c：需填充的字符，为unsigned char
n：需要设置的大小
返回值：s的首地址
注意：memset遇到'\0'不会停止
memset常用来清空内存
例：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char s[32] = "Hello world";
memset(s,'a',32); // 一般不用，没什么意义
printf("s = %s\n",s);
// 清空s
memset(s,0,32);
return 0;
}
s = aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa" # 由于没有'\0'会出现乱码
memcpy内存拷贝
#include <string.h>
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
功能：拷贝src所指的内存的前n个字节到dest所指的内存中
参数：
dest：目的内存地址
src：源内存地址 // dest和src所指的内存不可重叠
n：需要拷贝的字节数
返回值：dest首地址
例：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char s[32] = "";
char s2[32] = "Hello\0world";
memset(s,0,32);
memcpy(s,s2,sizeof(s2));
for (size_t i = 0; i < sizeof(s); ++i)
{
printf("%c",s[i]);
}
printf("\n");
int a[5] = {0};
int a2[5] = {1,2,3,4,5};
memcpy(a,a2,sizeof(a2));
for (size_t i = 0; i < 5; ++i)
{
printf("%d ",a[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
Hello world
1 2 3 4 5
注意：memcpy拷贝的内存不要重叠，重叠用memmove
memmove
memcmp内存比较
#include <string.h>
int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);
功能：比较s1和s2内存空间的前n个字节
返回：
相等：0
大于：>0
小于：<0
例：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char s[] = "Hello world";
char s2[] = "hello world";
printf("%d\n",memcmp(s,s2,sizeof(s2)));
return 0;
}
-32
动态内存管理
堆空间动态申请malloc
malloc申请的空间需要用free手动释放
malloc申请的地址需强制类型转换才能使用
#include <stdlib.h>
void *malloc(size_t n);
功能：在内存的动态储存区（堆区）申请一块
连续的长度为n字节的空间，内容不确定，一般用memset初始化
返回：
成功：分配空间的首地址
失败：NULL
void free(void *ptr);
功能：释放ptr所指的内存空间，多次释放会出错
参数：空间的首地址
返回：无
注意：ptr必须是由malloc分配的空间
例：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
int *arr = NULL;
arr = (int*)malloc(sizeof(int));
if (arr == NULL)
{
printf("申请失败\n");
exit(1);
}
*arr = 100;
printf("*arr = %d\narr = %#x\n",*arr,arr);
free(arr);
arr = NULL;
return 0;
}
*arr = 100
arr = 0x4f5372a0
realloc重新分配内存
#include <stdlib.h>
void *realloc(void *ptr, size_t size);
功能：修改 ptr 指向的内存空间大小为 size 字节
参数：
ptr：1. 指向由先前调用 malloc、calloc 或 realloc 函数返回的内存空间
2. 如果该参数为 NULL，相当于调用 malloc(size) 函数
size：指定新的内存块空间大小，以字节为单位
返回：
1. 如果函数调用成功，返回值是指向新的内存空间的指针，由于返回类型是 void 指针（void *），所以它可以被转换成任何类型的数据。
2. 如果函数调用失败，返回值是 NULL。
3. 如果 realloc 函数调用失败，
那么原始内存空间的数据并不会修改，也不会被释放或移动。
注意：
如果新分配的内存空间比原来的大，
则旧内存块的数据不会发生改变；
如果新的内存空间大小小于旧的内存空间，
可能会导致数据丢失
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int num;
int *ptr = NULL; // 注意：这里必须初始化为NULL
int count = 0;
printf("请输入整数（0表示结束）：\n");
do {
printf(">");
scanf("%d",&num);
++count;
ptr = (int *)realloc(ptr,count*sizeof(int));
if (ptr == NULL) {
printf("内存不足\n");
exit(1);
}
ptr[count - 1] = num;
} while (num != 0);
printf("你输入的是：\n");
for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
printf("%d\n",ptr[i]);
}
if (ptr != NULL) {
free(ptr);
}
return 0;
}
请输入整数（0表示结束）：
>1
>3
>45
>33
>55
>0
你输入的是：
1
3
45
33
55
0
calloc申请并初始化内存空间
用法同malloc，calloc申请后会自动初始化为0
内存操作注意事项
1. 不要返回局部变量地址，可以返回静态局部变量地址
2. 不要操作已被释放的堆区
3. 不要多次释放同一个堆区
