程序内存的开辟+柔性数组

简介: 程序内存的开辟+柔性数组

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。

如下图:


65c9855f07474ccdb85a332230fdc838.png


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


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。

例如:


typedef struct st_type
{
  int i;
  int a[0]; //柔性数组成员
}type_a;


有些编译器会报错无法编译可以改成:


typedef struct st_type
{
  int i;
  int a[]; //柔性数组成员
}type_a;


柔性数组的特点


结构中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员。

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。


例如:


typedef struct st_type
{
  int i;
  int a[0]; //柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));  //输出的是4


柔性数组的使用


//代码1
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理                       多出来的是为柔性数组开辟的
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{
  p->a[i] = i;
}
free(p);


这样柔性数组成员a,相当于获得了100个整型元素的连续空间。


柔性数组的优势


上述的 type_a 结构也可以设计为:


//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 代码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。


综上:我们尽量用 代码1 的方式来开辟内存。


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