malloc的实现原理_malloc什么时候用

C++中的动态内存分配（malloc）原理及实现详解（calloc/malloc/realloc/free/vlamal） 　　malloc 　　malloc（）找到可用内存中一个大小适合的块。 　　内存是匿名的； 　　也就是说，malloc（）分配了内存，但没有为它指定名字。 　　然而，它却可以返回那块内存第一个字节的地址。 　　因此，可以把那个地址赋值给一个指针变量，并使用该指针来访问那块内存。 　　因为char代表一个字节，所以传统上曾将malloc（）定义为指向char的指针类型。 　　然而，ANSIC标准使用了一个新类型：指向void的指针。这一类型被用作“通用指针”。 　　函数malloc（）可用来返回数组指针、结构指针等等，因此一般需要把返回值的类型指派为适当的类型。 　　在ANSIC中，为了程序清晰应对指针进行类型指派，但将void 指针值赋值给其他类型的指针并不构成类型冲突。 　　如果malloc（）找不到所需的空间，它将返回空指针。 　　我们使用malloc（）来创建一个 数组。可以在程序运行时使用malloc（）请求一个存储块，另外还需要一个指针来存放该块在内存中的位置。 　　相关视频推荐： 　　LinuxC++服务器开发课程视频：c/c++ linux服务器开发/后台架构师 　　需要C/C++ Linux服务器架构师学习资料加裙（资料包括C/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，ffmpeg等），免费分享。

企鹅群领取资料

企鹅群领取资料 　　例如，如下代码： 　　这段代码请求30个double类型值的空间，并且把ptd指向该空间所在位置。 　　注意:ptd是作为指向一个double类型值的指针声明的，而不是指向30个double类型值的数据块的指针。 　　记住：数组的名字是它第一个素的地址。 　　因此，如果令ptd指向一个内存块的第一个素，就可以像使用数组名一样使用它。 　　也就是说，可以使用表达式ptd[0]来访问内存块的第一个素，pd[1]来访问第二个素，依此类推。 　　正如前面所学，可以在指针符号中使用数组名，也可以在数组符号中使用指针。 　　现在，创建一个数组有三种方法： 　　1.声明一个数组，声明时用常量表达式指定数组维数，然后可以用数组名访问数组素。 　　2.声明一个变长数组，声明时用变量表达式指定数组维数，然后用数组名来访问数组素（这是C99的一个特性）。 　　3.声明一个指针，调用malloc（），然后使用该指针来访问数组素。 　　使用第二种或第三种方法可以做一些用普通的数组声明做不到的事： 　　创建一个动态数组（dynamic array），即一个在程序运行时才分配内存并可在程序运行时选择大小的数组。 　　例如，假定n是一个整数量。在C99之前，不能这样做： 　　然而，即使在C99之前的编译器中，也可以这样做： 　　这行得通，而且正如您将看到的那样，这样做比使用一个变长数组更灵活。 　　一般地，对应每个malloc（）调用，应该调用一次free（）。 　　函数free（）的参数是先前malloc（）返问的地址，它释放先前分配的内存。 　　这样，所分配内存的持续时间从调用malloc（）分配内存开始，到调用free（）释放内存以供再使用为止。 　　设想malloc（）和free（）管理着一个内存池。 　　每次调用malloc（）分配内存给程序使用，每次调用free（）将内存归还到池中，使内存可被再次使用。 　　注意:free（）的参数应是一指针，指向由malloc（）分配的内存块；其他方式（例如声明一个数组）分配的内存是不能使用free（）去释放的。 　　在头文件stdlib.h中有malloc（）和free（）的原型。（我不知道，哈哈） 　　通过使用malloc（），程序可以在运行时决定需要多大的数组并创建它。 　　程序清单12.14 举例证明了这可能。 　　它把内存块地址赋给指针ptd，接着以使用数组名的方式使用ptd。 　　程序还调用了exit（）函数。该函数的原型在 stdlib.h 中，用来在内存分配失败时结束程序。值EXIT_FAILURE也在这个头文件中定义。标准库提供了两个保证能够在所有操作系统下工作的返回值： 　　EXIT SUCCESS（或者，等同于0）指示程序正常终止; 　　EXIT_FAILURE指示程序异常终止。另外，有些操作系统，包括UNIX、Linux 和Windows，能够接受其他的整数值。 　　程序清单12.14 dyn_arr.c 程序 　　下面是一个运行示例。该例中输入了6个数，但程序只处理了5个，因为我们将数组大小限定为5。

　　代码分析：程序通过下列几行所需的数组大小： 　　2.接着，下面的行分配对于存放所请求数目的项来说足够大的内存，并将该内存块的 　　3.在C中，类型指派（double*）是可选的，而在C++中必须有，因此使用类型指派将使把C程序移植到C++更容易。malloc（）可能无法获得所需数量的内存。在那种情形下，函数返回空指针，程序终止。 　　如果成功地分配了内存，程序将把ptd视为一个具有max个素的数组的名字。 　　注意： 　　在程序末尾附近的函数free（）。 　　它释放malloc（）分配的内存。 　　函数free（）只释放它的参数所指向的内存块。 　　在这个特定例子中，使用free（）不是必须的，因为在程序终止后所有已分配的内存都将被自动释放。 　　然而在一个更复杂的程序中，能够释放并再利用内存将是重要的。 　　使用动态数组将获得什么？ 　　主要是获得了程序灵活性。 　　假定知道一个程序在大多数情况下需要的数组素不超过100个； 　　而在某些情况下，却需要l0000个素。 　　在声明数组时，不得不考虑到最坏情形并声明一个具有10000个素的数组。 　　在多数情况下，程序将浪费内存。 　　如果有一次需要10001个素，程序就会出错。 　　您可以使用动态数组来使程序适应不同的情形。 　　free ( ) 　　在编译程序时，静态变量的数量是固定的：在程序运行时也不改变。自动变量使用的内存数量在程序执行时自动增加或者减少。但被分配的内存所使用内存数量只会增加，除非您记得使用free（）。例如，假定有一个如下代码勾勒出的函数，它创建一个数组的临时拷贝： 　　第一次调用gobble（）时，它创建了指针temp，并使用malloc（）为之分配16000字节的内存（设double是8个字节）。 　　假定我们如暗示的那样没有使用free（）。 　　当函数终止时，指针temp作为一个自动变量消失了。 　　但它所指向的16000个字节的内存仍旧存在。 　　我们无法访问这些内存，因为地址不见了。 　　由于没有调用free（），不可以再使用它了。第二次调用gobble（），它又创建了一个temp，再次使用malloc（）分配16000个字节的内存。第一个16000字节的块已不可用，因此malloc（）不得不再找一个l6000字节的块。当函数终止时，这个内存块也无法访问，不可再利用。 　　但循环执行了1000次，因此在循环最终结束时，已经有1600万字节的内存从内存池中移走。 　　事实上，在到达这一步前，程序很可能已经内存溢出了。 　　这类问题被称为，可以通过在函数末尾处调用防止该问题出现。 　　calloc（ ) 　　内存分配还可以使用calloc（）。 　　典型的应用如下： 　　与 malloc（）类似，calloc（）在ANSI以前的版本中返回一个char指针，在ANSI中返回一个void指针。 　　如果要存储不同类型，应该使用。 　　这个新函数接受两个参数，都应是无符号的整数（在ANSI中是size_t类型）。 　　第一个参数是所需内存单的数量，第二个参数是每个单以字节计的大小。 　　在这里，long使用4个字节，因此这一指令建立了100个4字节单，总共使用400个字节来存储。 　　使用 sizeof（long）而不是 4 使代码更具可易移植性。 　　它可在其他系统中运行，这些系统中 long不是4字节而是别的大小。 　　函数calloc（）还有一个特性： 　　它将块中的全部位都置为0（然而要注意，在某些硬件系统中，浮点值0不是用全部位为0来表示的）。 　　ps:个人觉得它相当于数组的初始化。

　　函数free（）也可以用来释放由calloc（）分配的内存。 　　动态内存分配是很多高级编程技巧的关键。 　　动态内存分配与变长数组 　　与在功能上有些一致。例如，它们都可以用来创建一个大小在运行时决定的数组： 　　一个区别在于 VLA 是自动存储的。 　　自动存储的结果之一就是 VLA 所用内存空间在运行完定义部分之后会自动释放。 　　在本例中，就是函数 vlamal（）终止的时候。因此不必使用 free（）。 　　另一方面，使用由 malloc（）创建的数组不必局限在一个函数中。 　　例如，函数可以创建一个数组并返回指针，供调用该函数的函数访问。 　　接着，后者可以在它结束时调用 free（）。 　　free（）可以使用不同于 malloc（）指针的指针变量：必须一致的是指针中存储的地址。 　　VLA 对多维数组来说更方便。 　　您可以使用 malloc（）来定义一个二维数组，但语法很麻烦。 　　如果编译器不支持 VLA 特性，必须固定一维的大小，正如下面的函数调用： 　　有必要查看一下指针声明。函数malloc（）返回一个指针，因此p2必须是适当类型的指针。 　　下面的声明： 　　表明p2。这意味着p2[j| 将被解释为一个由6个整数构成的素，p2[ i ][ j ]将是一个int值。 　　第二个指针声明使用变量来指定p3所指数组的大小。这意味着p3将被看作一个，这正是代码不能在C90标准中运行的原因。 　　内存类与动态内存分配 　　您可能正在为存储类和动态内存分配之间的联系感到疑惑。我们来看一个理想模型。可以认为程序将它的可用内存分成了三个独立的部分：一个是具有外部链接的、具有内部链接的以及具有空链接的静态变量的：一个是自动变量的：另一个是动态分配的内存的。 　　(静态变量)： 　　在编译时就已经知道了静态存储时期存储类变量所需的内存数量，存储在这一部分的数据在整个程序运行期间都可用。 　　这一类型的每个变量在程序开始时就已存在，到程序结束时终止。 　　(动态变量)： 　　然而，一个自动变量在程序进入包含该变量定义的代码块时产生，在退出这一代码块时终止。 　　因此，伴随着程序对函数的调用和终止，自动变量使用的内存数量也在增加和减少。 　　典型地，将这一部分内存处理为一个堆栈。 　　这意味着在内存中，新变量在创建时按顺序加入，在消亡时按相反顺序移除。 　　(动态内存分配)： 　　动态分配的内存在调用malloc（）或相关函数时产生，在调用free（）时释放。 　　由程序员而不是一系列固定的规则控制内存持续时间，因此内存块可在一个函数中创建，而在另一个函数中释放。(malloc 可以跨函数调用) 　　由于这点，动态内存分配所用的内存部分可能变成碎片状，也就是说，在活动的内存块之间散布着未使用的字节片。 　　不管怎样，使用动态内存往往导致进程比使用堆栈内存慢。