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c/c++培训C语言核心知识总结(八)

更新时间:2016年10月21日16时39分来源:传智播客C++培训学院浏览次数:

八、堆区内存

#include <stdlib.h>

1. void* malloc(n * sizeof(int));
请求 n 个连续的、每个长度是一个int大小的堆空间，如果创建成功，将返回这个堆空间的首地址，如果创建失败，返回 NULL;

2. void* calloc(n, sizoef(int));
请求 n 个连续的、每个长度是一个int大小的堆空间，如果创建成功，将返回这个堆空间的首地址，如果创建失败，返回NULL ;
(和 malloc() 函数的区别在于，calloc()在创建成功后，会把空间自动初始化为 0 );

3. void *realloc(p, n * sizeof(int));
给一个已经分配了地址的指针 p 重新分配空间，p 是原来空间的首地址，n * sizeof(int) 基于这个首地址重新分配的大小;
1) 如果当前内存段后面有足够的内存空间，那么就直接扩展这段内存，realloc()返回原来的首地址;
2) 如果当前内存段后面没有足够的内存空间，那么系统会重新向内存树申请一段合适的空间，并将原来空间里的数据块释放掉，
而且 realloc() 会返回重新申请的堆空间的首地址;
3) 如果创建失败，返回 NULL, 此时原来的指针依然有效;

4. void free();
1) free(p); 只是释放了申请的内存，系统将这块内存标记为可用。也就是可以被其他进程使用，但是并不改变 p 的指向;
2) p 所指向的内存空间被释放，所以其他程序就有机会使用这段空间了，相当于 p 指向了不属于自己的空间，里面的数据也是未知的。
（这个就叫野指针）
3) 为了避免野指针，最好在 free(p)之后，将 p = NULL; void *(0);
4) free()函数在执行的时候，其实是把这个块内存返回了内存红黑树上，让别人可以使用这块内存。
从逻辑上来说，释放p之后，你是不能再访问原先p指向的这块内存了，但是现在操作系统没有做到，
所以你还是可以访问到这块内存的，只是里面可能存有的数据不属于你。
free(p)之后，其实系统并没有做数据清空处理，所以你既可以访问这个空间，也可以用里面的值。
但是严格意义上来说，这样做是非法的！会造成野指针！

示例：
// 如何释放自定义函数内申请的堆空间
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char *funcA();
char *funcB();

int a = 10; // 全局初始化区域
char *p1; // 全局为初始化区域

int main(void)
{
int b; // 栈区
char arr[] = "hello"; // 栈区
char *p2; // p2 在栈区
const char *p3 = "world!"; // p3 在栈区，"world!\0" 在常量区

static int c = 0; // 静态区初始化区域

char *p;

p1 = (char *)malloc(20); // p1 指向堆区 20个字节

memset(p1, 0, sizeof(char) * 20); // 使用memset()函数将内存空间初始化为 0
strcpy(p1, "Are you Sleep?"); // "Are you Sleep?" 是在常量区

printf("%s\n", p1); // p1 指向的拷贝到堆空间的 "Are you Sleep?" 的首地址，通过首地址打印这个字符串

p2 = funcB(); // p2 接收了funcB()回传堆空间首地址，可以通过这个地址找到funcA()申请的堆空间

free(p2); // 也可通过 p2 释放自定义函数里申请的对空劲啊
free(p1);

p1 = NULL; // 安全起见，释放堆空间指针后，重置将指针变量置为 NULL
p2 = NULL;

return 0; // 返回 0 给系统表示 main()正常执行结束，也就代表程序执行结束
}

char *funcA()
{
int a = 10;
const char *pa = "1234567"; // pa 在栈区， "1234567\0" 在常量区
char *pb = NULL; // pb 在栈区，pb 占4字节(32bit system)

pb = (char *)malloc(20); // pb 指向了一个20个字节大小的堆空间
strcpy(pb, "Yes, I'm!"); // 拷贝字符串给 pb，"Yes, I'm!\0" 在常量区

return pb; // 返回指针变量 pb 保存的堆空间首地址给调用函数funcB()
}

char *funcB()
{
char *pa = NULL; // pa 是一个栈上的指针变量
pa = funcA(); // pa 接收了 funcA()函数返回的堆空间地址
return pa; // 返回指针变量 pa 保存的堆空间首地址给调用函数 main();
}

论空间分配速度：
栈区确实略快于堆区，
使用栈的时候，是直接从分配的地址里读取值，放到寄存器里，然后再放到目标地址。
使用堆的时候，是先将分配的地址放到寄存器里，然后再从这个地址里取值，再放到寄存器里，再放到目标地址。

论空间访问速度：
栈区和堆区是一样的，都是一个直接寻址的过程，没有区别。

CPU -> 寄存器 > L1 > L2 > L3 (属于缓存) > RAM(内存) > SRAM(主板的存储器) > 硬盘
CPU 只和寄存器做数据存取，寄存器是用来存储临时数据的，对于需要重复操作的数据，会放到缓存里。
不管是寄存器还是缓存，数据都来自于内存，内存呢又分为四个区....
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作者：传智播客C/C++培训学院
首发：http://www.itcast.cn/c/

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