C语言 malloc calloc realloc 区别以及工作模式 && 预防野指针

1.C语言跟内存分配方式

?? 从静态存储区域分配

内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在.例如全局变量、static变量.

?? 在栈上创建
?? 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.

?? 从堆上分配，亦称动态内存分配.
????序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存.动态内存的生存期由用户决定，使用非常灵活，但问题也最多.

2.alloca、calloc、malloc、free、realloc功能
??? ?<1>alloca是向栈申请内存,因此无需释放.
? ???<2>malloc分配的内存是位于堆中的,并且没有初始化内存的内容,因此基本上malloc之后,调用函数memset来初始化这部分的内存空间.
??? <3>calloc则将初始化这部分的内存,设置为0.
??? <4>realloc则对malloc申请的内存进行大小的调整.
??? <5>申请的内存最终需要通过函数free来释放.
注意：

??? ? 当程序运行过程中malloc了,但是没有free的话,会造成内存泄漏.一部分的内存没有被使用,但是由于没有free,因此系统认为这部分内存还在使用,造成不断的向系统申请内存,使得系统可用内存不断减少.但是内存泄漏仅仅指程序在运行时,程序退出时,OS将回收所有的资源.因此,适当的重起一下程序,有时候还是有点作用
3.?三个函数的申明分别是:
??????????void* malloc(unsigned size);
??????? void* realloc(void* ptr, unsignednewsize);??
????? ????void* calloc(size_t numElements, size_t sizeOfElement);?
??? 都在stdlib.h函数库内，它们的返回值都是请求系统分配的地址,如果请求失败就返回NULL.
??? (1)函数malloc()
??????? 在内存的动态存储区中分配一块长度为size字节的连续区域，参数size为需要内存空间的长度，返回该区域的首地址.
??? (2)函数calloc()
??????? 与malloc相似,参数sizeOfElement为申请地址的单位元素长度,numElements为元素个数，即在内存中申请numElements*sizeOfElement字节大小的连续地址空间.
??? (3)函数realloc()
??????? 给一个已经分配了地址的指针重新分配空间,参数ptr为原有的空间地址,newsize是重新申请的地址长度.
????区别:
????(1)函数malloc不能初始化所分配的内存空间,而函数calloc能.如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0;

反之, 如果这部分内存曾经被分配过,则其中可能遗留有各种各样的数据.也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常进行,但经过一段时间(内存空间还已经被重新分配)可能会出现问题.
????(2)函数calloc() 会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零,也就是说,如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存,那么这些元素将保证会被初始化为0;如果你是为指针类型的元素分配内存,那么这些元素通常会被初始化为空指针;如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零.
????(3)函数malloc向系统申请分配指定size个字节的内存空间.返回类型是void*类型.void*表示未确定类型的指针.C,C++规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针.
????(4)realloc可以对给定的指针所指的空间进行扩大或者缩小，无论是扩张或是缩小，原有内存的中内容将保持不变.当然，对于缩小，则被缩小的那一部分的内容会丢失.realloc并不保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址.相反，realloc返回的指针很可能指向一个新的地址.
????(5)realloc是从堆上分配内存的.当扩大一块内存空间时，realloc()试图直接从堆上现存的数据后面的那些字节中获得附加的字节，如果能够满足，自然天下太平；如果数据后面的字节不够，问题就出来了，那么就使用堆上第一个有足够大小的*块，现存的数据然后就被拷贝至新的位置，而老块则放回到堆上.这句话传递的一个重要的信息就是数据可能被移动.

4.关于realloc的行为方式:

1. realloc失败的时候，返回NULL；
2. realloc失败的时候，原来的内存不改变，也就是不free或不move，(这个地方很容易出错)；
3. 假如原来的内存后面还有足够多剩余内存的话，realloc的内存=原来的内存+剩余内存,realloc还是返回原来内存的地址; 假如原来的内存后面没有足够多剩余内存的话，realloc将申请新的内存，然后把原来的内存数据拷贝到新内存里，原来的内存将被free掉,realloc返回新内存的地址；
4. 如果size为0，效果等同于free()；
5.?传递给realloc的指针可以为空，等同于malloc；
6. 传递给realloc的指针必须是先前通过malloc(),calloc(), 或realloc()分配的。

5.关于realloc后的地址问题举例：

1.???? 假如原来的内存后面还有足够多剩余内存的话，realloc的内存=原来的内存+剩余内存,realloc还是返回原来内存的地址

 

 

2.假如原来的内存后面没有足够多剩余内存的话，realloc将申请新的内存，然后把原来的内存数据拷贝到新内存里，原来的内存将被free掉,realloc返回新内存的地址

 

四．野指针

1.什么是野指针？

指向内存被释放的内存或者没有访问权限的内存的指针。

不是NULL指针，而是看上去指向合法内存，却在实际上该内存已经释放。

2.产生原因？

（1）指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。

（2）指针p被free或者delete之后，没有置为NULL。

（3）指针操作超越了变量的作用范围。

3.如何预防野指针？

1）声明指针时，记得初始化。

2）当指针没有使用价值时，记得释放，释放成功后记得为该指针赋值NULL。