C语言进阶--动态内存管理（二）

目录

一.C/C++程序的内存开辟

1.C/C++程序中的内存划分

二.柔性数组 

1.概念

 2.柔性数组的特点

(1)柔性数组实现 

(2)指针动态开辟实现 

3.柔型数组的优势

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一.C/C++程序的内存开辟

1.C/C++程序中的内存划分

C/C++程序内存分配的几个区域：
1. 栈区（stack）：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中，效率很高，但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS(操作系统)回收 。分配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。

二.柔性数组 

1.概念

C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。

•  示例

typedef struct st_type
{
  int i;
  int a[];//柔性数组成员
}type_a;

 2.柔性数组的特点

1. 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
2. sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3. 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。

(1)柔性数组实现 

struct S
{
	char c;//1
	//3
	int i;//4
	int arr[];//未知大小的数组--柔型数组形式
};
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 20);
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->i = 100;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	//空间不够使用
	struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 40);//使用柔性数组扩容
	if (ptr != NULL)
	{
		ps = ptr;
	}
	else
	{
		perror("realloc ptr");
		return 1;
	}
	//释放
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

•  图示解析

(2)指针动态开辟实现 

struct S
{
	char c;
	int i;
	int* data;//指针形式
};


int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc1");
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->i = 100;
	ps->data = (int*)malloc(20);
	if (ps->data == NULL)
	{
		perror("malloc2");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->data[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", ps->data[i]);
	}
	//空间不够了，增容
	int* ptr = (int*)realloc(ps->data, 40);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	else
	{
		ps->data = ptr;
	}
	//增容成功就使用
	//...
	//释放
	free(ps->data);
	ps->data = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

•  图示解析

3.柔型数组的优势

优势一：方便内存释放
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。（写法1）所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。（写法2）

优势二：有利于访问速度.
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。

• 拓展

内存碎片：描述一个系统中所有不可用的空闲内存，这些碎片之所以不能被使用，是因为负责动态分配内存的分配算法使得这些空闲的内存无法使用，这一问题的发生，原因在于这些空闲内存以小且不连续方式出现在不同的位置。