C/C++ 内存管理（1）

C/C++ 内存划分

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回收 。分
   配方式类似于链表。
3. 数据段/静态区 ：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 、 存放常量。
   

静态和动态内存

静态内存： 静态内存是在程序编译时分配的内存，它的生命周期从程序开始运行到程序结束。静态内存分为两种类型：全局变量和静态变量。

全局变量：全局变量是在所有函数之外定义的变量，它在程序启动时就被分配内存，直到程序结束才被释放。全局变量在整个程序中都可以访问，其作用域是整个程序。

静态变量：静态变量是在函数内部定义的变量，但是使用static关键字修饰。静态变量的生命周期与全局变量相同，但是其作用域仅限于定义它的函数内部。静态变量在函数调用结束后仍然保持其值，不会被销毁。

C语言的动态内存分配函数

malloc

void* malloc(size_t size);

malloc函数接受一个参数size，表示需要分配的内存大小（以字节为单位），并返回一个指向分配内存起始地址的指针。如果分配成功，则返回的指针指向一块连续的、未初始化的内存空间；如果分配失败，则返回NULL。

free

void free (void* ptr);

free函数接受一个参数ptr，表示需要释放的内存空间的起始地址。通过调用free函数，可以将之前通过malloc、calloc或realloc函数分配的内存空间释放回系统，以便系统可以重新利用这些内存空间。

calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。

realloc

void* realloc (void* ptr, size_t size);

ptr是指向之前分配的内存块的指针，size是新的内存块大小。返回值为调整之后的内存起始位置。
这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间。

realloc函数会根据新的大小重新分配内存，并返回一个指向新内存块的指针。如果分配失败，则返回NULL。

realloc函数有以下几种情况：

扩大内存块：如果新的大小大于之前分配的内存块大小，realloc函数会尝试将内存块扩大到新的大小，并返回指向新内存块的指针。如果内存扩大失败，则返回NULL，原内存块仍然有效。

缩小内存块：如果新的大小小于之前分配的内存块大小，realloc函数会尝试将内存块缩小到新的大小，并返回指向新内存块的指针。如果内存缩小失败，则返回指向原内存块的指针，原内存块仍然有效。

释放内存块：如果新的大小为0，realloc函数会释放之前分配的内存块，并返回NULL。

关于扩大内存块的方式又可以分为两种情况：

情况1： 原有的指针指向的内存空间后有连续的未使用空间则直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。
情况2： 原有的指针指向的内存空间后无连续的未使用空间。则在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。

常见内存使用错误

1. 对NULL指针的解引用操作
2. 对动态开辟空间的越界访问
3. 对非动态开辟内存使用free释放
4. 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

void test()
{
 int *p = (int *)malloc(100);
 p++;
 free(p);
}

5. 对同一块动态内存多次释放
6. 不释放动态开辟的空间，导致内存泄漏