C语言中的内存分配与释放

对C语言一直都是抱着学习的态度，很多都不懂，今天突然被问道C语言的内存分配问题，说了一些自己知道的，但感觉回答的并不完善，所以才有这篇笔记，总结一下C语言中内存分配的主要内容。

相关问题

刚刚在一篇博文看到一个简单的问题：

//code1

char* toStr()

{

char *s = "abcdefghijkl";

return s;

}

int main()

{

cout << toStr() << endl;

return 0;

}

//code2

char* toStr()

{

char s[] = "abcdefghijkl";

return s;

}

int main()

{

cout << toStr() << endl;

return 0;

}

两段代码都很简单，输出一段字符，类型不同，一个是char*字符串，一个是char[]数据。

结果你知道吗? 这个我确实知道，相信大部分人也都回知道，必然有一个不好使，或者两个都不好使！！！都对就没意思了~

结果：第一个正确输出，第二个输出乱码。

原因：在于局部变量的作用域和内存分配的问题，第一char*是指向一个常量，作用域为函数内部，被分配在程序的常量区，直到整个程序结束才被销毁，所以在程序结束前常量还是存在的。而第二个是数组存放的，作用域为函数内部，被分配在栈中，就会在函数调用结束后被释放掉，这时你再调用，肯定就错误了。

内存分配

什么是局部变量、全局变量和静态变量？

顾名思义，局部变量就是在一个有限的范围内的变量，作用域是有限的，对于程序来说，在一个函数体内部声明的普通变量都是局部变量，局部变量会在栈上申请空间，函数结束后，申请的空间会自动释放。而全局变量是在函数体外申请的，会被存放在全局(静态区)上，知道程序结束后才会被结束，这样它的作用域就是整个程序。静态变量和全局变量的存储方式相同，在函数体内声明为static就可以使此变量像全局变量一样使用，不用担心函数结束而被释放。

相关函数：

void *malloc(size_t size);

void free(void *p);

/*一般这样用

Struct elem *p;

p = (struct elem*)malloc(sizeof(struct elem))

void free(p)

*/

malloc原理

malloc函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用malloc函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二(一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节)。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块(如果有的话)返回到连接表上。调用free函数时，它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时用户申请一个大的内存片段，那么空闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是，malloc函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。如果无法获得符合要求的内存块，malloc函数会返回NULL指针，因此在调用malloc动态申请内存块时，一定要进行返回值的判断。

分类：

栈区(stack)—由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

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。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表

全局区(静态区)(static)—全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态　　                                变量在相邻的另一块区域。  程序结束后由系统释放。

常量区—常量字符串就是放在这里的，直到程序结束后由系统释放。上面的问题就在这里！！！

代码区—存放函数体的二进制代码。

直接搬运的代码，确实很好！！容易理解

//main.cpp

int a = 0; //全局初始化区

char *p1; //全局未初始化区

main()

{

int b; //栈

char s[] = "abc"; //栈

char *p2; //栈

char *p3 = "123456"; //123456\\0在常量区，p3在栈上。

static int c =0;//全局(静态)初始化区

p1 = (char *)malloc(10);

p2 = (char *)malloc(20);//分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

strcpy(p1, "123456"); //123456\\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。

}

此外，还有realloc(重新分配内存)、calloc(初始化为0)、alloca(在栈上申请内存，自动释放)等。