C 語言程式設計堆疊與記憶體管理

記憶體管理

動態分配記憶體

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c 語言的設計者把記憶體簡單粗暴地想象成乙個巨大的位元組（byte）陣列。事實上，它被更加合理地劃分成了兩部分，即棧和堆。實際上，它們只是記憶體中的兩塊不同的區域，分別用來完成不同的任務而已。

棧是程式賴以生存的地方，所有的臨時變數和資料結構都儲存於其中，供你讀取及編輯。每次呼叫乙個新的函式，就會有一塊新的棧區壓入，並在其中存放函式內的臨時變數、傳入的實參的拷貝以及其它的一些資訊。當函式執行完畢，這塊棧區就會被彈出並**，供其他函式使用。

堆佔據另一部分記憶體，主要用來存放長生命週期期的資料。堆中的資料必須手動申請和釋放。

申請記憶體使用 malloc 函式。這個函式接受乙個數字作為要申請的位元組數，返回申請好的記憶體塊的指標。當使用完畢申請的記憶體，我們還需要將其釋放，只要將 malloc 函式返回的指標傳給 free 函式即可。

堆比棧的使用難度要大一些，因為它要求程式設計師手動呼叫 free 函式釋放記憶體，而且還要正確呼叫。如果不釋放，程式就有可能不斷申請新的記憶體，而不釋放舊的，導致記憶體越用越多。這也被稱為記憶體洩漏。避免這種情況發生的乙個簡單有效的辦法就是，針對每乙個 malloc 函式呼叫，都有且只有乙個 free 函式與之對應。這某種程度上就能保證程式能正確處理堆記憶體的使用。

我把堆想象成乙個自助儲存倉庫，我們使用 malloc 函式申請儲存空間。我們可以在自主儲存倉庫和建築工地之間自由訪問。它非常適合用來存放大件的偶爾才用一次的物件。唯一的問題就是在用完之後要記得使用 free 函式將空間歸還。

c 語言為記憶體的分配和管理提供了幾個標準函式。這些函式可以在 stdlib.h 標頭檔案中找到。

注：void *型別表示未確定型別的指標。c、c++ 規定void *型別可以通過強制型別轉換為任何其它型別的指標。

#include
#include
#include
intmain()
else
printf
("name = %s\n"
, name)
;printf
("description: %s\n"
, description)
;return0;
}

執行：

$ ./main
name = zara ali
description: zara ali a dps student in class 10th

上面的程式也可以使用calloc()函式來編寫，只需要把 malloc 替換為 calloc 即可：

calloc
(200
,sizeof
(char))
;

當動態分配記憶體時，程式有完全控制權，可以傳遞任何大小的值。不同的是，那些預先定義了大小的陣列，一旦定義則無法改變大小。

當程式退出時，作業系統會自動釋放所有分配給程式的記憶體，但是主動釋放記憶體是乙個良好的程式設計習慣。

#include
#include
#include
intmain()
else
/*         擴充套件分配記憶體，記憶體大小為 100 個字元長度（8 bit）。
函式呼叫返回記憶體的指標（位址）並強制型別轉換為字元指標型別。
*/description =
(char*)
realloc
(description,
100*
sizeof
(char))
;if(description ==
null
)else
printf
("name = %s\n"
, name)
;printf
("description: %s\n"
, description)
;/* 釋放記憶體 */
free
(description)
;return0;
}

執行：

$ ./main
name = zara ali
description: zara ali a dps student in class 10th
she is in class 10th

函式原型：

void
*malloc
(size_t size)
;

int
*p;p =
(int*)
malloc
(sizeof
(int))
;

簡而言之，malloc 函式其實就是在記憶體中找到一片指定大小的、邏輯連續的記憶體空間，然後將這個空間的首位址給乙個指標變數，這裡的指標變數可以是乙個單獨的指標，也可以是乙個陣列的首位址，具體要看 size_t size 實參的具體內容。

int
*arr;
arr =
(int*)
malloc
(sizeof
(int)*
10);

在 c 語言程式設計匯中應該要保持乙個習慣：定義變數時一定要進行初始化，尤其是陣列和結構體這種占用記憶體大的資料結構。因為在使用陣列或分配記憶體時，程式得到的只是乙個記憶體空間的位址，實際上記憶體空間的值並非一直是「乾淨」的，在沒有初始化的情況下，經常會因為髒資料而產生亂碼。

c 語言中，每種資料型別的變數都有各自的初始化方法，為 memset 函式可以說是初始化記憶體的萬能函式，作用是在一段記憶體塊中填充某個給定的值，通常用於為新申請的記憶體或陣列進行初始化工作。

函式原型：將指標變數 s 所指向的前 n 位元組的記憶體單元用乙個 int 型別 c（通常為 0）替換。其中，n 通常是使用 sizeof 獲取的，因為 s 是 void* 型的指標變數，所以它可以為任何型別的資料進行初始化。用 memset 初始化完後，後續的**中再向該記憶體空間中存放預期的資料。

#include
void
*memset
(void
*s,int c,
unsigned
long n)
;

示例：

#include
#include
intmain
(void
)printf
("\n");
return0;
}

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