C与内存管理

发布于：2020年7月16日

在任何程序设计环境和语言中，内存管理都十分重要。这本文章基于C语言的基础上讲解内存管理。
这些是在学习和看别人优秀博客总结的知识点，由于个人水平有限，所以可能不够具体不够深入，见谅！

为什么需要分配内存

一个进程在运行过程中，代码是根据流程依次执行的，只需要访问一次，当然跳转和递归有可能使代码执行多次，而数据一般都需要访问多次，因此单独开辟空间以方便访问和节约空间。
临时数据及需要再次使用的代码在运行时放入栈区中，生命周期短。
全局数据和静态数据有可能在整个程序执行过程中都需要访问，因此单独存储管理。
堆区由用户自由分配，以便管理。

C语言为内存分配和管理提供了几个函数，这些函数都可以在头文件<stdlib.h>中找到。

void *malloc(int num)
在堆区分配一块指定大小的内存空间，用来存放数据。这块内存空间在函数执行完成后不会被初始化，它们的值是未知的。
void *realloc(void *address, int newsize)
该函数重新分配内存，把内存扩展到 newsize。
void *calloc(int num, int size)
在内存中动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间，并将每一个字节都初始化为 0。所以它的结果是分配了 num*size 个字节长度的内存空间，并且每个字节的值都是0。
void free(void *address)
该函数释放 address 所指向的内存块,释放的是动态分配的内存空间。

内存分配方式

在C语言中，对象可以使用静态或动态的方式分配内存空间。
静态分配：编译器在处理程序源代码时分配。
动态分配：程序在执行时调用malloc库函数申请分配。
静态内存分配是在程序执行之前进行的因而效率比较高，而动态内存分配则可以灵活的处理未知数目的。

静态与动态内存分配的主要区别如下：

静态对象是有名字的变量，可以直接对其进行操作；动态对象是没有名字的一段地址，需要通过指针间接地对它进行操作。
静态对象的分配与释放由编译器自动处理；动态对象的分配与释放必须由程序员显式地管理，它通过malloc()和free两个函数来完成。

静态分配

1	int a = 100;

动态分配

1	p1 = (char ）malloc(10sizeof(char));

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[100];
   char *description;
 
   strcpy(name, "Zara Ali");
 
   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
   }
   /* 假设您想要存储更大的描述信息 */
   description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcat( description, "She is in class 10th");
   }
   
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
 
   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(description);
}