C语言中alloca,calloc,malloc,free,realloc,sbrk简介

原文在http://www.cnblogs.com/longyi1234/archive/2010/03/22/malloc.html

一、C语言的内存分配方式

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中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

3.从堆上分配，亦称动态分配

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我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

二、C语言跟内存申请相关的函数

1.主要有 alloca,malloc,calloc,free,realloc,sbrk等.

2.详细

其中alloca是向栈申请内存,因此无需释放.
malloc分配的内存是位于堆中的,并且没有初始化内存的内容 ,因此基本上malloc之后,调用函数memset来初始化这部分的内存空间.
calloc则将初始化这部分的内存,设置为0.
申请的内存最终需要通过函数free来释放.
realloc则对malloc申请的内存进行大小的调整.
sbrk则是增加数据段的大小;

malloc/calloc/free基本上都是 C函数库实现的,跟OS无关.C函数库内部通过一定的结构来保存当前有多少可用内存.如果程序malloc的大小超出了库里所留存的空间,那么将首先调用 brk系统调用来增加可用空间,然后再分配空间.free时,释放的内存并不立即返回给OS,而是保留在内部结构中. 可以打个比方: brk类似于批发,一次性的向OS申请大的内存,而malloc等函数则类似于零售,满足程序运行时的要求.这套机制类似于缓冲.使用这套机制的原因: 系统调用不能支持任意大小的内存分配(有的系统调用只支持固定大小以及其倍数的内存申请,这样的话,对于小内存的分配会造成浪费; 系统调用申请内存代价昂贵,涉及到用户态和核心态的转换.

3.malloc()和calloc()函数的区别

函数malloc()和calloc()都可以用来分配动态内存空间，但两者稍有区别。 

（1）参数 

    malloc()函数有 一个参数，即要分配的内存空间的大小：    

    Void *malloc(size_t size);

    calloc()函数有 两个参数，分别为元素的数目和每个元素的大小，这两个参数的 乘积就是要分配的内存空间的大小：     

    void *calloc(size_t numElements， size_t sizeOfElement)；

    如果调用成功，函数 malloc()和calloc()都将返回所分配的内存空间的首地址。

 （2）是否能初始化所分配的内存空间

    malloc() 函数和calloc ()函数的主要区别是前者不能初始化所分配的内存空间，而后者能。

    malloc():如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是 0；反之，如果这部分内存空间曾经被分配、释放和重新分配，则其中可能遗留各种各样的数据。也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还 没有被重新分配)能正常运行，但经过一段时间后(内存空间已被重新分配)可能会出现问题。

    calloc():calloc() 函数会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零，也就是说，如果你是为 字符类型或整数类型的元素分配内存，那么这些元素将保证会被初始化为零；如果你是为 指针类型的元素分配内存，那么这些元素通常 (但无法保证)会被初始化为空指针；如果你是为实数类型的元素分配内存，那么这些元素可能(只在某些计算机中)会被初始化为浮点型的零。

   (3)返回值

    malloc() 函数和 calloc()函数的另一点区别是calloc()函数会返回一个由某种对象组成的数组，但malloc()函数只返回一个对象。
为了明确是为一个数组分配内存空间，有些程序员会选用calloc()函数。但是，除了是否初始化所分配的内存空间这一点之外，绝大多数程序员认为以下两种函数调用方式没有区别：

    calloc(numElements ， sizeOfElement)；

    malloc(numElements *sizeOfElement) ；

 

    需要解释的一点是，理论上 (按照ANSIC标准)指针的算术运算只能在一个指定的数组中进行，但是在实践中，即使C编译程序或翻译器遵循这种规定，许多C程序还是冲破了这种限制。因此，尽管malloc()函数并不能返回一个数组，它所分配的内存空间仍然能供一个数组使用(对realloc()函数来说同样如此，尽管它也不能返回一个数组)。

 （4）总结

    总之，当你在 calloc()函数和malloc()函数之间作选择时，你只需考虑是否要初始化所分配的内存空间，而不用考虑函数是否能返回一个数组。

    当程序运行过程中 malloc了,但是没有free的话,会造成内存泄漏.一部分的内存没有被使用,但是由于没有free,因此系统认为这部分内存还在使用,造成不断的向系统申请内存,使得系统可用内存不断减少.但是,内存泄漏仅仅指程序在运行时,程序退出时,OS将回收所有的资源.因此,适当的重启一下程序,有时候还是有点作用.