C/C++中内存开辟与柔性数组

C/C++中内存的开辟

在C中，我们都知道有三个区：

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.静态区（全局区）（static） ：存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

但是其实要更加细分，区域可以分为：

C/C++程序内存分配的几个区域：

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。

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：

柔性数组大家可能都没听说过，但是它是真实存在的，前面介绍过结构体的大小应该怎么去计算，这里涉及到大小的计算：

例如：

cpp 复制代码

#include<stdio.h>
typedef struct pc
{
	char a;
	int b;
	int arr[];
}pc;
int main()
{
	printf("%d", sizeof(pc));
	return 0;
}

这组代码的结果应该是什么？

前面介绍了结构体大小的计算：

例如：

cpp 复制代码

#include<stdio.h>
typedef struct pc
{
	char a;
	int b;
}pc;
int main()
{
	printf("%d", sizeof(pc));
	return 0;
}

他的大小是：

大小是8个字节。

这两组代码答案都是8，第一组代码加上了一个大小未知的整型数组，结果和没有加是一样的！！！

此时在结构体中大小未知的数组就被称之为柔性数组！！

那么柔性数组的大小究竟是多少呢？

柔性数组的特点：

结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。

sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

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。
先用图来讲解：

假设我要开辟20个字节，这20个字节有8个字节是除去数组arr结构体的大小

剩下的12个字节都会留给arr数组，所以arr数组的大小为12个字节！

综上arr数组的大小可以自己改变。

代码如下：

cpp 复制代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct pc
{
	char a;
	int b;
	int arr[];
}pc;

int main()
{
	pc* ptr = ( pc*)malloc(sizeof(pc) + 12);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	return 0;
}

当然结构体我们也可以这样写（不用柔性数组）：

cpp 复制代码

int main()
{
	pc* ptr = (pc*)malloc(sizeof(pc) + 12);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("malloc1");
		return 1;
	}
	ptr->arr = malloc(12);
	if (ptr->arr == NULL)
	{
		perror("malloc2");
		return 1;
	}
	int* pr = (int*)realloc(ptr->arr, 8);
	if (pr != NULL)
	{
		ptr->arr = pr;;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	free(ptr);
	ptr = NULL;
	free(pr);
	pr = NULL;
	return 0;
}

这个效果和柔性数组的效果是一样的！！

那么柔性数组的好处在哪？

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）