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
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
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
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)
本文结束，如有错误，欢迎指正，感谢支持！
