【C】内存分配

首先，回顾一下内存分配。所有程序都必须预留足够的内存来存储程序使用的数据。这些内存中有些是自动分配的：

float x;
int place[100];

这些声明预留了足够的空间，还为内存提供了一个标识符，可以使用x或place识别数据。

1、malloc()和free()

malloc()函数接受一个参数，所需的内存字节数。malloc（）函数会找到合适的空闲内存块分配内存。这样的内存是匿名的，malloc()分配内存，到那时不会为其赋名。它返回动态内存分配内存块的首字节地址。因此，可以把该地址赋给一个指针变量，并使用指针访问这块内存。因为char表示1字节，malloc()的返回类型通常被定义为指向char的指针。从ANSI C标准开始，C使用一个新的类型：指向void的指针。该类型相当于一个"通用指针"。malloc()函数可用于返回指向数组的指针、指向结构的指针等，所以通常该函数的返回值会被强制转化为匹配的类型。然而，把指向void的指针赋给任意类型的指针完全不用考虑类型匹配的问题。如果 malloc（）分配内存失败，将返回空指针。

我们试着用malloc()创建一个数组。除了用malloc在陈鼓型运行时请求一块内存，还需要一个指针记录着块内存的位置。例如，考虑下面的代码：

double * pt;
pt = (double *) malloc(30 * sizeof(double));

以上代码为30个double类型的值请求内存空间，并设置pt指向该位置。注意，指针pt被声明为指向一个double类型，而不是指向内涵30个double类型值的块。 回忆一下，数组名是该数组首元素的地址。因此，如果让pt指向这个块的首元素，便可像使用数组名一样使用它。也就是说，可以使用表达式pt[0]访问该块的首元素，pt[1]访问第2个元素.

现在，我们有3种创建数组的方法。

• 声明数组时，用常量表达式表示数组的维度，用数组名访问数组的元素。可以用静态内存或自动内存创建这种数组。
• 声明变长数组（C99）时，用变量表达式表设计数组的维度，用数组名访问数组的元素。具有这种特性的数组只能在自动内存中创建。
• 声明一个指针，调用malloc()，将其返回值赋给指针，使用指针访问数组的元素。该指针可以是静态的或自动的。

使用第2种和第3种方法可以创建动态数组，可以在程序运行时选择数组的大小和分配内存。

通常，malloc()要与free()配套使用。free（）函数的参数是之前 malloc（）返回的地址，应该是一个指针，指向由 malloc（）分配的一块内存。该函数释放之前 malloc（）分配的内存。动态分配内存的存储期从调用 malloc（）分配内存到调用 free（）释放内存为止。malloc（）和 free（）的原型都在stdlib.h头文件中。

使用 malloc（），程序可以在运行时才确定数组的大小。调用 exit （ ） 函 数 结 束 程 序 ， 其 原 型 在 stdlib.h 中 。EXIT_SUCCESS 表示普通的程序结束，EXIT_FAILURE 表示程序异常中止。EXIT_FAILURE也被定义在stdlib.h中。

注意，free()函数位于程序的末尾，它释放了malloc()函数分配的内存，free()函数只释放其参数指向的内存块。

2、calloc()函数

分配内存还可以使用calloc()函数，典型的用法如下：

long * newmem;
newmem = (long *)calloc(100, sizeof(long));

和malloc()类似，在 ANSI 之前，calloc（）也指向 char 的指针；在 ANSI 之后，返回指向 void 的指针。如果要存储不同的类型，应用强制类型转换运算符。calloc（）函数接受两个无符号整数作为参数（ANSI 规定是 size_t 类型）。第一个参数是所需的存储单元数量，第二个参数是存储单元的大小。

calloc()函数还有一个特性，它把块中的所有位都设置为0（注意，在某些硬件系统中，不是把所有位都设置为0来表示浮点值0）。free()函数也可用于释放calloc()分配的内存。

3、动态内存分配和变长数组

变长数组（VLA)和调用malloc()在功能上有些重合。不同的是，变长数组是自动存储类型，因此，程序在离开变长数组定义的所在块时，变长数组占用的内存空间会被自动释放，不必使用free()。另一方面，用malloc()创建的数组不必局限在一个函数内访问。 例如，可以这样做：被调函数创建一个数组并返回指针，供主调函数访问，然后主调函数在末尾调用free()释放之前别函数分配的内存。 另外，free()所用的指针变量可以与malloc()的指针变量不i同，但是两个指针必须存储相同的地址。

4、动态内存分配

一般可以认为程序把它可用的内存分为3部分： 一部分供具有外部链接、内部链接和无链接的静态变量使用；一部分供自动变量使用；一部分供动态内存分配。

动态内存分配在调用malloc()或相关函数时存在，在调用free()后释放。这部分内存由程序员管理，而不是一套规则。所以内存块可以在一个函数中创建，在另一个函数中销毁。

总而言之，程序把静态对象、自动对象和动态分配对象存储在不同的区域。