动态内存分配

C语言内存分配

• 栈区(stack):静态内存区，声明的基本数据类型和类的引用保存在该区，栈区的大小是由操作系统动态配置的(自动分配，自动释放)；
  栈区的较小，一般只有2M(与系统类型有关)；
• 堆区(heap)：堆区由程序员分配和释放，最大能够分配操作系统内存的80%；
• 全局区或静态区
• 字符常量区
• 程序代码区

  栈内存

栈一般用来存储基础类型数据，静态数组，其内存空间较小，一般只有2M(系统而定)，具有以下特点：
1、栈内存属于静态内存，保存在栈中的数据需要在编译器就确定占用的内存大小；
2、栈内存小(2M)，如果申请过量，容易栈溢出；
3、因为在编译器已经确定了大小，为了防止内存不足，不得不分配更多内存；
4、栈内存持有固定，并且由系统控制释放(比如函数执行完，其栈内存才会被释放)；

申请栈内存：

// 静态内存分配下，创建数组，数组的大小是固定的，不能通过变量来赋予
// 存储在栈内存中，必须编译期就指定数组的大小
int a[10];

堆内存

堆内存对应的是动态内存：
1、程序占用的堆内存可以在运行期动态指定；
2、动态内存理论上可以让我们任意的申请，可以申请80%的系统内存；
3、动态内存的持有和释放由我们自己指定，所以我们随时释放、申请、重用内存；

堆内存的获取通过malloc和calloc来动态申请指定大小的内存：

int len;
printf("输入数组长度:");
// 为什么此处需要用&？，类似于指针，只有取到其内存地址，才能真正操作其内容
scanf_s("%d", &len);
// 动态数组放在堆区中，相当于Java中的集合，可以动态指定大小

// malloc返回一个void* 指针，表示任意类型的指针，可以使用任意类型指针进行接收
// 通过指针可以操作开辟的内存
//int* p = malloc(len*sizeof(int));
// 等价于
int*p = calloc(len, sizeof(int));

int i = 0;
for (; i < len; i++){
  // 可以以数组的方式操作指针
  p[i] = i;
}

i = 0;
for (; i < len; i++){
  // 可以以数组的方式操作指针
  printf("%d ", *(p + i));
}

// 堆内存需要我们手动释放
if (p != NULL){
  free(p);
  p = NULL;
}

如果原先申请的内存不够，可以通过realloc进行重新分配：

// 可以再次扩大原来申请的内存
// 参数2指定了重新扩大后的大小
// 注意：扩充之后，可能会分配新的地址空间
int* p2 = realloc(p, sizeof(int)* 10);

if (p2 != NULL){
  free(p2);
  p2 = NULL;
};

注意，重新分配的内存的首地址可能不是原来的首地址，因为内存块可能是完全新的：

动态内存分配的情况：

• 缩小，缩小部分会丢失；

• 扩大，由于分配的内存地址是连续的，分为3种情况：

1、原先的内存地址，进行扩充时，发现后续地址已经被别的应用程序使用了，无法扩充达到需求，此时会去堆中查找第一块合适的内存，把首地址返回，并把原来的内存块清空；

2、如果原来的内存地址中，后续地址能够被用来扩充(没有程序占用)，则直接扩充，把原地址返回；

3、申请失败，返回null，原来的指针仍然有效；

动态内存注意点：

1、同一个指针不能连续调用free(指针已经被释放，又再释放)，将会报错；

2、对于已经free的指针，需要主动置NULL，用来标志该指针已经释放内存(这样做的目的是为了防止指针被多次free，每次free前都应该判断指针是否为NULL)

if (p != NULL){
  free(p);
  p = NULL;
}

3、每次申请内存都应该对应一次free指针的操作，否则对指针重复申请内存将会导致内存泄漏；