C语言基础掌握之day5

内存管理

作用域

一个C语言变量的作用域可以是代码块作用域,函数作用域或者文件作用域。
代码块是{}之间的一段代码。

auto自动变量

一般情况下代码块内部定义的变量都是自动变量。当然也可以显示的使用aotu关键字。自动变量自动分配内存,自动释放内存,这个过程在变量的作用域内进行 。

register寄存器变量

通常变量在内存当中,如果能把变量放到CPU的寄存器里面,代码执行效率会更高。如:register int I;(只是建议放在寄存器内部进行计算),不能对寄存器变量取地址,&i这样是不可以的。

代码块作用域的静态变量

静态变量是指内存位置在程序执行期间一直不改变的变量,一个代码块内部的静态变量只能被这个代码块内部访问。如:static int i=0;只初始化一次。

代码块作用域外的静态变量

代码块之外的静态变量在程序执行期间一直存在,但只能被定义这个变量的文件访问,整个文件内部都是它的作用域。

全局变量

全局变量的存储方式和静态变量相同,全局变量这个内存空间一直存在,但可以被多个文件访问。要在没有定义全局变量的文件访问全局变量,要加个关键字extern,表示修饰的变量已在别的文件定义好了,可以在现文件中访问了,全局变量是很危险的,少用。

static关键字

加了static,其实就代表了作用域。在C语言中函数默认都是全局的,所以加了static关键字修饰的函数,那么该函数的只能在所在文件中被访问,变量也一样 。

外部变量与extern关键字

如:extern int I;代表一个变量在另外的源文件定义好了

内存四区(最基本的四区)

这四个区是相互独立的,不可能连续挨在一起的,是操作系统分配的(逻辑地址是连续的,物理地址是不连续的)。

代码区:代码区code,程序被操作系统加载到内存的时候,所有的可执行代码都加载到代码区,也叫代码段,这块内存是不可以在运行期间修改的。

静态区:所有的全局变量/常量以及程序中的静态变量、常量都存储到静态区。c程序运行期间,地址一直有效。

栈区:栈stack是一种先进后出的内存结构,所有的自动变量,函数的形参都是由编译器自动放在栈中,当一个自动变量超出其作用域时,自动从栈中弹出(自动释放内存)。对C语言来讲,函数形参是从右到左入栈。

堆区:堆heap和栈一样,也是一种在程序运行过程中可以随时修改的内存区域,但没有栈那样先进后出的顺序。堆是一个大容器,它的容量要远远大于栈,但是在C语言中,堆内存空间的申请和释放需要手动通过代码来完成。

堆的分配与释放

int *p=(int *)malloc(sizeof(int));在堆里面分配一个int的内存。
free(p);在堆当中申请的内存,一定要用free释放。
malloc和free一定要成对出现。

堆、栈和内存映射

每个线程都有自己专属的栈(stack),先进后出,栈的最大尺寸固定,超出则引起栈溢出。变量离开作用范围后,栈上的数据会自动释放。
堆上内存必须手工释放(C/C++),除非语言执行环境支持GC。
使用栈还是堆?要明确知道数据占用多少内存,需要大的内存就用堆,反之用栈,若是不确定需要多少内存,那就用堆,因为堆可以灵活的使用内存。

栈顶从高地址向低地址方向增长。
栈里面存储的是变量,函数参数(从右到左进栈)。
栈先进后出。

由于某个函数的变量是存储在栈里面的,过了其作用域,存储该变量地址的栈就把该地址变量给释放了。

内存映射:操作系统会将物理内存地址转化为虚拟内存地址(物理内存是不连续的,通过操作系统的映射机制转化为连续的虚拟内存地址,物理内存是通过内存页控制的,物理内存页越大,使用率就越低)

calloc函数

第一个参数是所需内存单元数量,第二个参数是每个内存单元的大小(单位:字节),calloc自动将分配的内存置0,如:calloc(4,sizeof(int));
memset(i,0,sizeof(i));意思是将i所占的内存的内容都设置为0。i处要填地址。

realloc函数

重新 分配大小。旧的地址不用管,会重新分配地址。格式:realloc(需要重新分配的地址,分配的个数)

假如有以下的代码:

C语言基础掌握之day5_第1张图片

问题是自己定义的函数mystrcpy可以成功的对str赋值吗?
答案是不能的,因为形参指针和实参指针都没有指向任何内存,即不指向同一个内存空间,当函数内部完成了对*src的赋值后,并不会对实参str产生任何影响。
如何解决这个问题,那么就要让形参指针指向实参指针的地址,也就是形参要是一个二级指针,代码如下:

C语言基础掌握之day5_第2张图片

有如下的代码

C语言基础掌握之day5_第3张图片

因为,我们都知道程序中的自动变量和形参都存储在栈中,那么程序代码中的buf是变量,存放的是该字符串的首地址,当函数getstr借宿的时候,buf就自动被释放了,就没有返回值了。这边主要讲的是栈和堆的区别,栈超过其变量的作用域就会被释放,那么堆就不会了,需要我们手动的释放申请的内存。在这里我们可以用堆来解决这个问题。还有记住,如果返回的是地址,那么返回类型一定要是指针类型,因为指针指向地址取值。如这里buf就代表该数组的地址,也就是字符串的地址。解决如下:

C语言基础掌握之day5_第4张图片

要记住,手动释放申请的堆,函数free。

有如下代码:

C语言基础掌握之day5_第5张图片

memset函数可以将buf数组所占的内存清空为0,但是不能将指针所指所分配到到100字节的内存清空为0,这是因为sizeof(s)=4,s是指针变量,存放的是地址,地址用8位十六进制数表示,也就是四个字节。解决方法就是malloc分配多大,我们就清多大,sizeof(char)*100。

有如下的代码:

C语言基础掌握之day5_第6张图片

如果将数组名当为函数的参数,那么C语言认为数组名就是指针,那么sizeof(array)就会等于4个字节。如果参数是数组,那么一定要有另一个参数来表示该数组有多大。

C语言基础掌握之day5_第7张图片

有如下代码:

C语言基础掌握之day5_第8张图片

代码解读:char *s[10];表示的是定义了一个指针数组,首先它是一个数组,但该数组的元素是指针,这样就叫指针数组。所以sizeof(s)就等于40。

有如下代码:

代码解读:定义了char(*s1)[10];表示定义了一个数组指针,指向数组的指针叫做数组指针。那么s1是个指针变量,存放的是地址,所以sizeof(s1)就等于4。

有如下代码:

代码解读:指针s指向了字符串常量,且常量和静态变量一样,都存放在静态区,程序运行期间,地址一直有效,所以指针变量s所指的空间一直有效。不像栈会自动释放内存。

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