Linux C malloc 内存分配

作者:fly 发布于:2015-1-16 8:56 分类:Linux

一、malloc()和free()的基本概念以及基本用法:


1、函数原型及说明:


void *malloc(long NumBytes):该函数分配了NumBytes个字节,并返回了指向这块内存的指针。如果分配失败,则返回一个空指针(NULL)。


关于分配失败的原因,应该有多种,比如说空间不足就是一种。


void free(void *FirstByte): 该函数是将之前用malloc分配的空间还给程序或者是操作系统,也就是释放了这块内存,让它重新得到自由。


2、函数的用法:


其实这两个函数用起来倒不是很难,也就是malloc()之后觉得用够了就甩了它把它给free()了,举个简单例子:


程序代码:

// Code...

char *Ptr = NULL;

Ptr = (char *)malloc(100 * sizeof(char));

if (NULL == Ptr)

{

exit (1);

}

gets(Ptr);


// code...

free(Ptr);

Ptr = NULL;

// code...

就是这样!当然,具体情况要具体分析以及具体解决。比如说,你定义了一个指针,在一个函数里申请了一块内存然后通过函数返回传递给这个指针,那么也许释放这块内存这项工作就应该留给其他函数了。


3、关于函数使用需要注意的一些地方:


A、申请了内存空间后,必须检查是否分配成功。


B、当不需要再使用申请的内存时,记得释放;释放后应该把指向这块内存的指针指向NULL,防止程序后面不小心使用了它。


C、这两个函数应该是配对。如果申请后不释放就是内存泄露;如果无故释放那就是什么也没有做。释放只能一次,如果释放两次及两次以上会


出现错误(释放空指针例外,释放空指针其实也等于啥也没做,所以释放空指针释放多少次都没有问题)。


D、虽然malloc()函数的类型是(void *),任何类型的指针都可以转换成(void *),但是最好还是在前面进行强制类型转换,因为这样可以躲过一些编译器的检查。


好了!最基础的东西大概这么说!现在进入第二部分:



二、malloc()到底从哪里得来了内存空间:


1、malloc()到底从哪里得到了内存空间?答案是从堆里面获得空间。也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时,就会遍历该链表,然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后就将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序。就是这样!


说到这里,不得不另外插入一个小话题,相信大家也知道是什么话题了。什么是堆?说到堆,又忍不住说到了栈!什么是栈?下面就另外开个小部分专门而又简单地说一下这个题外话:


2、什么是堆:堆是大家共有的空间,分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间,局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程 初始化的时候分配,运行过程中也可以向系统要额外的堆,但是记得用完了要还给操作系统,要不然就是内存泄漏。


什么是栈:栈是线程独有的,保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化,每个线程的栈互相独立。每个函数都有自己的栈,栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈,就是切换SS/ESP寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。


以上的概念描述是标准的描述,不过有个别语句被我删除,不知道因为这样而变得不标准了^_^.


通过上面对概念的描述,可以知道:


栈是由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。


堆一般由程序员分配释放,若不释放,程序结束时可能由OS回收。注意这里说是可能,并非一定。所以我想再强调一次,记得要释放!






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c 什么时候用malloc 分配内存?


1。对所需内存的是大小在编译的时候不能确定的时候。

2。如果你不想把你的对象放在栈上,而想把他放在堆上。

3。当你的对象在只有在运行才能确定是否要是否要开辟空间的时候。




一般在一些数据结构里经常有用到,但是用这个的好处就是不会浪费空间。


malloc()是申请空间的函数。举个例子:对于数组,如:int array[20],我们一开始就申请了20个int 空间,所以无需用malloc()。而对于link,每个linknode都是在链上去的时候才malloc()的。




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描述内存分配方式以及它们的区别?

1) 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static 变量。

2) 在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集。

3) 从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活,但问题也最多。  


所谓动态内存分配就是指在程序执行的过程中动态地分配或者回收存储空间的分配内存的方法。动态内存分配不象数组等静态内存分配方法那样需要预先分配存储空间,而是由系统根据程序的需要即时分配,且分配的大小就是程序要求的大小。

 例如我们定义一个float型数组:float score[100];  

但是,在使用数组的时候,总有一个问题困扰着我们:数组应该有多大?在很多的情况下,你并不能确定要使用多大的数组,比如上例,你可能并不知道我们要定义的这个数组到底有多大,那么你就要把数组定义得足够大。这样,你的程序在运行时就申请了固定大小的你认为足够大的内存空间。即使你知道你想利用的空间大小,但是如果因为某种特殊原因空间利用的大小有增加或者减少,你又必须重新去修改程序,扩大数组的存储范围。这种分配固定大小的内存分配方法称之为静态内存分配。但是这种内存分配的方法存在比较严重的缺陷,特别是处理某些问题时:在大多数情况下会浪费大量的内存空间,在少数情况下,当你定义的数组不够大时,可能引起下标越界错误,甚至导致严重后果。

   我们用动态内存分配就可以解决上面的问题. 所谓动态内存分配就是指在程序执行的过程中动态地分配或者回收存储空间的分配内存的方法。动态内存分配不象数组等静态内存分配方法那样需要预先分配存储空间,而是由系统根据程序的需要即时分配,且分配的大小就是程序要求的大小。从以上动、静态内存分配比较可以知道动态内存分配相对于景泰内存分配的特点:

  1、不需要预先分配存储空间;

  2、分配的空间可以根据程序的需要扩大或缩小。

  要实现根据程序的需要动态分配存储空间,就必须用到malloc函数.

  malloc函数的原型为:void *malloc (unsigned int size) 其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。其参数是一个无符号整形数,返回值是一个指向所分配的连续存储域的起始地址的指针。还有一点必须注意的是,当函数未能成功分配存储空间(如内存不足)就会返回一个NULL指针。所以在调用该函数时应该检测返回值是否为NULL并执行相应的操作。



~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~


#include <stdio.h>

char *returnStr()

{

   char *p="hello world!";

   return p;

}

int main()

{

   char *str;

    str=returnStr();

   printf("%s/n", str);

   

   return 0;

}

#include <stdio.h>

char *returnStr()

{

   char p[]="hello world!";

   return p;

}

int main()

{

   char *str;

    str=returnStr();

   printf("%s/n", str);

   

   return 0;

}


想问下 这俩个函数中的p是不是都是函数的局部变量?

如果都是局部变量的话,那么他们应该都是“栈”上分配内存的啊。当函数结束的时候,都会被pop出来而销毁的。




答:


第1个,p是局部变量,但其指向的内存是全局的。函数返回后,虽然p本身销毁了,但它指向的内存仍存在,故不会有问题


第2个,数组p是局部的,返回后,数组内存被销毁,故有问题。


注意:第1个里面,字符串常量是占用全局内存(跟全局变量一样),其空间是程序加载时就分配了的(虽然在源代码中是出现在函数内部)。

  第2个中,p是函数运行时临时在栈上分配的数组。










动态分配的内存一直存在直到free,而相对应的变量(既使是指向动态分配内存)则根据其定义的位置而作用域不同。



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