前言：
本文是对于动态内存管理知识后续的补充，以及加深对其的理解。对于动态内存管理涉及的大部分知识在这篇文章中 ---- 【C进阶】 动态内存管理_Dream_Chaser～的博客-CSDN博客
本文涉及的知识内容主要在两方面：
- 简单解析C/C++程序的内存开辟
- 分析柔性数组的知识点
目录
[2. 堆区（heap）](#2. 堆区（heap）)
[3. 数据段（静态区）（static）](#3. 数据段（静态区）（static）)
[4. 代码段](#4. 代码段)
C/C++程序的内存开辟区域📍
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。
📃内存区域划分图:
📚有了这幅图，我们就可以更好的理解在C语言初识中讲的 static 关键字修饰局部变量的例子了。
- 实际上普通的局部变量是在栈区 分配空间的，栈区的特点 是在上面创建的变量出了作用域就销毁。
- 但是被static修饰的变量 存放在数据段（静态区） ，数据段的特点 是在上面创建的变量，直到程序结束才销毁，所以生命周期变长。
柔性数组💨
柔性数组（Flexible Array）是一种在编程语言中用于表示可变长度 的数组的数据结构 。它允许在声明数组时不指定数组的长度，而是在运行时根据需要动态分配内存空间。
柔性数组最常见的应用是在C语言中。在C语言中，柔性数组是一种特殊的结构体成员，其长度可以在结构体实例化之前或之后进行动态调整。
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。
啥意思呢，用代码说话
在vs编译器环境下，以下两种写法均支持
第一种写法（使用空方括号[ ]）是更常见和更符合标准的写法，可以在大多数编译器环境下使用。
struct S
{
int n;
char c;
int arr[];//柔性数组成员
};
第二种写法（指定大小为0）在某些特定的编译器(vs)扩展中可能有效，但不具有通用性和可移植性。
struct S
{
int n;
char c;
int arr[0];//柔性数组成员(指定大小)
};
柔性数组的特点
1️⃣结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
typedef struct st_type
{
int i;//必须至少一个其他成员
int a[0];//👈柔性数组成员
}type_a;
错误写法:
struct SA
{
int arr[];//柔性数组成员
};
2️⃣sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
struct S
{
int n;
char c;
int arr[];//柔性数组成员
};
int main()
{
printf("%d", sizeof(struct S));
}
🚩8
3️⃣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。
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
//arr需要开辟的空间是10个int
// n与c需要开辟的内存 arr数组需要开辟的内存空间
// 8 40
struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int));
return 0;
}
图解:
柔性数组的使用
代码实现🎯
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
//柔性数组
struct S
{
int n;
char c;
int arr[];//柔性数组成员
};
int main()
{
struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int));
if (ps == NULL)
{
printf("%s\n",strerror(errno));
return 1;
}
//使用
ps->n = 100;
ps->c = 'w';
int i = 0;
for ( i = 0; i < 10; i++)
{
ps->arr[i] = i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d\n", ps->arr[i]);
}
//调整arr数组的大小(注意这是重新改变大小，不是说在原来空间后面增加，比如说原来是48，那么现在就是88)
struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
printf("%s\n,sterror(error)");
return 1;
}
else
{
ps = ptr;
}
//再次使用
//....
//释放
free(ps);
ps = NULL;
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}
调试一下，看看空间大小如何
malloc的空间,58-30=28(16进制)，换成十进制刚好为40，刚好是10int的字节大小
柔性数组的优势
方案一:柔性数组的方案
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
//柔性数组
struct S
{
int n;
char c;
int arr[];//柔性数组成员
};
int main()
{
struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int));
if (ps == NULL)
{
printf("%s\n",strerror(errno));
return 1;
}
//使用
ps->n = 100;
ps->c = 'w';
int i = 0;
for ( i = 0; i < 10; i++)
{
ps->arr[i] = i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d\n", ps->arr[i]);
}
//调整arr数组的大小(注意这是重新改变大小，不是说在原来空间后面增加，比如说原来是48，那么现在就是88)
struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
printf("%s\n,sterror(error)");
return 1;
}
else
{
ps = ptr;
}
//再次使用
//....
//释放
free(ps);
ps = NULL;
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}
描述:
malloc 1次 ，free 1次
方案二:结构中指针方案
定义一个指针变量指向一块新的区域,像下面这样
图解:
代码实现✨
struct S
{
int n;
char c;
int* arr;
};
int main()
{
struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
if (ps == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("malloc2");
return 1;
}
else
{
ps->arr = ptr;
}
//使用
ps->n = 100;
ps->c = 'w';
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
ps->arr[i] = i;
}
//打印
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ",ps->arr[i]);
}
//扩容 - 调整arr的大小
ptr = realloc(ps->arr,20*sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("realloc");
return 1;
}
else
{
ps->arr = ptr;
}
//使用
//释放
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
free(ps);
ps = NULL;
return 0;
}
描述:
malloc 2次，free 2次
上面的方案一和方案二谁的优势更优呢,显然是方案一。
个人的理解:
从写代码的方面来说，malloc越多，free的越多，空间的维护难度就更高，所以
方案一实现起来更加简单，空间维护更加简单，容易维护空间，不易出错
方案二来说,一旦忘记free一次的话,可能会导致内存泄漏等问题，所以维护难度加大，容易出错
还有区别就是:
在堆区上申请内存的话，每一次malloc申请的空间，第二次malloc申请的空间跟第一次申请的空间在地址上不一定是连续的,随机性很高，随着malloc申请的数量越多，那么在内存和内存之间留下的空隙就会越多，这种空隙我们叫做为内存碎片
因为这种内存碎片空间大小比较小一些，那么未来可能被利用到的概率就会比较低一些，所以说，内存碎片越多，那么内存利用率就会越低
总结
**①方案一:**malloc次数少，内存碎片就会较少，内存的使用率就较高一些
**②方案二:**malloc次数多，内存碎片就会增多，内存的使用率就下降了
上述 方案 1 和 方案 2 可以完成同样的功能，但是 方法 1 的实现有两个好处：
⛳第一个好处是： 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。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。
⛳第二个好处是： 这样有利于访问速度 .
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址)
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