🤲C语言程序的内存管理

内存分布说明

C语言程序的内存通常分为以下几个区域：

• 栈（Stack）：

  1. 用于存储局部变量、函数参数和函数调用的上下文。
  2. 内存由编译器自动分配和释放。
  3. 大小有限，通常较小（几MB）。

• 堆（Heap）：

  1. 用于动态内存分配。
  2. 内存由程序员手动管理（分配和释放）。
  3. 大小较大，受系统内存限制。

• 全局/静态区（Global/Static Area）：

  1. 用于存储全局变量和静态变量。
  2. 内存在程序启动时分配，程序结束时释放。

• 常量区（Constant Area）：

  1. 用于存储字符串常量和其他常量。
  2. 内存在程序启动时分配，程序结束时释放。

• 代码区（Code Area）：用于存储程序的二进制代码。

内存函数

动态内存管理

1. malloc：分配指定大小的内存块。

// size：需要分配的内存大小（以字节为单位）。
void* malloc(size_t size);
// 返回值：
// 成功：返回指向分配内存的指针。
// 失败：返回 NULL。
// 示例：
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  // 分配10个int大小的内存
if (ptr == NULL) {
    // 处理内存分配失败
}

2. calloc:分配指定数量的内存块，并将内存初始化为0

void* calloc(size_t num, size_t size);
// 参数：
//     num：需要分配的元素数量。
//     size：每个元素的大小（以字节为单位）。
// 返回值：
//     成功：返回指向分配内存的指针。
//     失败：返回 NULL。
//示例：
int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));  // 分配10个int大小的内存，并初始化为0
if (ptr == NULL) {
    // 处理内存分配失败
}

3. realloc：调整已分配内存块的大小。

// 参数：
//     ptr：指向已分配内存的指针。
//     size：新的内存大小（以字节为单位）。
// 返回值：
//     成功：返回指向新内存的指针。
//     失败：返回 NULL，原内存块保持不变。
void* realloc(void* ptr, size_t size);

// 示例：
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
ptr = (int*)realloc(ptr, 20 * sizeof(int));  // 将内存块大小调整为20个int
if (ptr == NULL) {
    // 处理内存分配失败
}

4. free：释放动态分配的内存。

// 参数：
// ptr：指向需要释放的内存块的指针。
// 注意：
//    只能释放由 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存。
//    释放后应将指针设置为 NULL，以避免悬空指针。
void free(void* ptr);
//示例：
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
// 使用内存
free(ptr);  // 释放内存
ptr = NULL; // 避免悬空指针

内存管理最佳实践

1. 在定义指针时初始化为 NULL，避免野指针的出现。
2. 每次调用 malloc、calloc 或 realloc 后检查返回值是否为 NULL，以避免内存分配失败。
3. 尽量减少频繁的内存分配和释放，尤其是小块内存。
4. 使用内存检测工具（如 Valgrind）检查内存泄漏和越界访问
5. 释放内存后立即将指针设置为 NULL，避免悬空指针。
6. 确保每次 malloc 或 calloc 后都有对应的 free 调用，以避免内存泄露。