C语言学习（八）typedef 虚拟内存 malloc/free

本文主要是介绍C语言学习（八）typedef 虚拟内存 malloc/free，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、typedef 类型重定义

（一）使用

typedef <数据类型> <标识符>

typedef int int32_t; typedef int arr_t[2][3];//两行三列的二维数组类型typedef int(*fun_t)(int,int); //定义int(*)(int,int)类型

（二）define和typedef的区别

1. 编译处理的阶段不同

define在预处理阶段，typedef参与编译阶段

• 注：编译的过程：
• 预处理：展开头文件，删除注释，宏替换
  gcc - E hello.c -o hello.i
  hello.i 就是预处理文件。预处理不会检查语法错误。
• 编译：语法统计，词法统计，语义分析
  gcc -S hello.i -o hello.s
  生成一个汇编文件。编译会检查语法错误
• 汇编：
  gcc -c hello.s -o hello.o
  生成一个二进制文件。
• 链接：链接库文件，生成一个可执行的二进制文件
  gcc hello.o -o hello

2. 功能不同

define是字符串原样替换；typedef是用于类型重定义

二、虚拟内存

（一）虚拟内存分布

• 内核空间：（0xcccc cccc~0xffff ffff）程序共用，不允许用户使用
• 栈区：空间自动申请，自动释放；向下生长
  主要存放局部变量，未初始化时是乱值。
  （栈区空间，windows是2M，可以调至10M；在Linux中是8M）
• 堆区：手动申请，手动释放；向上生长
  malloc / realloc / calloc
  （堆区空间，大概1.9G）
• 常量区：
  .bss段：未初始化的全局变量
  .data段 ：初始化的全局变量
  .readonly段：只读段
  .text段 （代码区）：程序代码

mmu固件：将虚拟内存映射到物理内存中。

eg：分析以下数据存放在内存中的位置：number1 , number2, number3, number4, p1, p2 ,p3 *p1,*p3, function, *p2

include <stdio.h>int number1;  
未初始化的全局变量：常量区-->.bss段
int number2 = 10;   
初始化的全局变量：常量区-->.data段
字面量值10存储在常量区。int function() 代码：常量区-->代码区
{int number3 = 30;  初始化的局部变量：栈区int number4;  未初始化的局部变量：栈区
}
int main() 代码：常量区-->代码区
{char * p1 = "hello world";  p1 局部变量：栈区*p1：常量区-->readonly段char p2[]= "abc"  p2 局部变量：栈区*p2：栈区char *p3 = (char *)malloc(20);   p3 局部变量：栈区; p3指向的内存空间 堆区free(p3);p3 = NULL;
}

• 注：当程序加载到内存中时，number2的内存空间（在.data段）会被分配，
  并且其值会被初始化为10（这个值来源于常量区，但在运行时它是存储在.data段中的）。

（二）内存分布

C语言分配内存的方法：静态分配 动态分配

1. 静态分配

在编译节点的时候，已经确定了分配空间大小。
eg：int a=10; intarr[2][2];

2. 动态分配

编写程序时，不确定要申请多少空间，在执行时根据需要进行的空间分配。
eg：malloc分配的空间就属于动态分配。

三、malloc/free函数

（一） malloc函数

（1）定义

头文件（标准库文件）：
#include <stdlib.h>函数原型：
void *malloc(size_t size);函数功能：在内存中（堆）区中开辟指定大小的地址连续的空间。函数参数：size_t  无符号整型，size表示开辟多少字节空间。函数返回值：成功，返回开辟空间的首地址；失败，返回一个NULL。

（2）使用

申请空间为一段连续的空间：
① 可以使用下标进行访问
②可以通过指针进行访问

（二） free函数

头文件（标准库文件）：
#include <stdlib.h>函数原型：
void free(void *ptr);函数功能：释放手动申请的空间。函数参数：void* ptr: malloc/realloc/calloc申请的空间的首地址

• 注：释放已经释放过的指针会造成程序错误。
• 但是指针指向NULL时，释放多次都不会报错。

（三） 使用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{//申请空间int *p =mymalloc(20);if(!p){printf("create fail!\n");return -1;}//向空间内写值*p = 10;*(++p)= 20;//读值for (int i=0;i<20;i++){printf("%d ",*(p+i));}//释放空间free(p);p = NULL;/*释放完空间后，将指针指向NULL/指向NULL后，再次释放不会报错*/
}int mymalloc(int size)
{int *p = (int *)malloc(size);if(!p){printf("fail!\n");return -1;}else{prnintf("sucess:%p\n",p);}return 0;
}

eg ：
功能需求 ：
定义一个函数: create 功能: 在内存中申请n个字节大小. n是一个参数.
这个函数的返回值是指针类型.
set(指针)函数 功能: 从键盘中输入n个值, 将N个值存入 create创建的空间中.
sort函数():使用冒泡排序对这n个值进行排序.
max函数(): 返回空间中的最大值
min函数(): 返回空间中的最小值.、

代码实现 ：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int min(int *arr,int len);
int max(int *arr,int len);
void sort(int *arr,int len);
void set(int *a,int n);
int* create(int size);
void show(int *arr,int size);
void create_noReturn(int **p,int size);//使用二级指针传参int main()
{int size;//申请空间printf("please input size:");scanf("%d",&size);/*** * int *p = NULL;* create_noReturn(&p,size);***/int *p = create(size);//20个字节，5个int//判断p空间是否申请成功if(p!){printf("create fail!!");return -1;}//向空间内写值set(p,size);//排序，读值sort(p,size);show(p,size);printf("MAX:%d\n",max(p,size));printf("MIN:%d\n",min(p,size));//释放空间free(p);p = NULL;
}
void show(int *p,int size)
{for(int i=0;i<5;i++){printf("%d ",*(p+i));}putchar(10);
}
//申请n字节大小，返回值是申请空间的指针
int* create(int size)
{int *p = (int *)malloc(4*size);if(!p){printf("fail!\n");return NULL;}return p;
}
//无返回值的空间分配
void create_noReturn(int **p,int size)
{int s=4*size;*p =(int*)malloc(s);}   void set(int *a,int n)
{for(int i=0;i<n;i++){printf("please input %d num:",i+1);scanf("%d",a+i);                                                                                                                                                                                                                                                                                                       }
}//排序
void sort(int *arr,int len)
{int flag = 0;for(int i=0;i<len-1;i++){flag = 0;for(int j=0;j<len-i-1;j++){if(*(arr+j)>*(arr+j+1)){int temp=*(arr+j);*(arr+j)=*(arr+j+1);*(arr+j+1)=temp;flag=1;}}if(!flag) break;}
}//最大值
int max(int *arr,int len)
{int max = *arr;for(int i=0;i<len;i++){if(max<(*(arr+i)))max = *(arr+i);}return max;
}//最小值
int min(int *arr,int len)
{int min = *arr;for(int i=0;i<len;i++){if(min>(*(arr+i)))min = *(arr+i);}return min;
}

四、内存泄漏

（一）概念

在C语言中调用malloc/calloc/realloc函数时，申请内存后没有调用free函数进行释放内存，导致内存越用越少。

（二） 规避方法

当空间使用完毕后，及时释放内存。

（三）示例

int main()
{int * p =malloc(20);p = malloc(20);free(p);return 0;
}

此时p指向第二次申请的内存空间，没有指针指向第一次申请的内存空间。

这篇关于C语言学习（八）typedef 虚拟内存 malloc/free的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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