⚙️5.C/C++程序的内存开辟
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。
⚙️6.柔性数组
🚩也许你从来没有听说过**柔性数组（flexible array）**这个概念，但是它确实是存在的。
🚩C99中，结构体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。
🌰例如👇
//struct S //{ // int n; // char c; // int arr[];//-->柔性数组成员//大小可以是未知的 //}; struct S { int n; char c; int arr[0];//-->柔性数组成员 }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct S)); return 0; }
🔔6.1.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
struct SA { int arr[0];//柔性数组成员 };
struct SA { int arr[];//柔性数组成员 };
🚨这样写绝对不可以！
🔴sizeof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[0];//-->柔性数组成员 }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct S)); return 0; }
🔴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<stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> struct S { int n; char c; int arr[0];//-->柔性数组成员 }; int main() { // 8 + 40 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 ", ps->arr[i]); } //释放 free(ps); ps = NULL; return 0; }
🔔6.2.柔性数组的使用
🚩柔性数组方案 ---- 方案1：👇
struct S { int n; char c; int arr[0];//-->柔性数组成员 }; int main() { // 8 + 40 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 ", ps->arr[i]); } //调整arr数组大小 struct S*ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int)); if (ptr == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 1; } else { ps = ptr; } //使用 //释放 free(ps); ps = NULL; return 0; }
🚩结构体中指针方案 ---- 方案2：👇
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大小 int* tmp = realloc(ps->arr, 20 * sizeof(int)); if (tmp == NULL) { perror("realloc"); return 1; } else { ps->arr = tmp; } //使用 //释放 free(ps->arr); ps->arr = NULL; free(ps); ps = NULL; return 0; }
👆这段代码也同样可以实现柔性数组的功能👆
🔴方案1:
malloc 1次，free 1次，容易维护空间，不易出错
malloc 次数少，内存碎片就会较少，内存的使用率就较高一些
🔴方案2:
malloc 2次，free 2次，维护难度加大，容易出错
malloc 次数多，内存碎片就会增多，内存的使用率就下降了
typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a; //代码1 int i = 0; type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int)); //业务处理 p->i = 100; for (i = 0; i < 100; i++) { p->a[i] = i; } free(p);
👆这样柔性数组a，相当于获得了100个整型元素的连续空间
//代码2 typedef struct st_type { int i; int* p_a; }type_a; type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)); p->i = 100; p->p_a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int)); //业务处理 for (i = 0; i < 100; i++) { p->p_a[i] = i; } //释放空间 free(p->p_a); p->p_a = NULL; free(p); p = NULL;
👆上述代码1和代码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）
