c語言分配內存
① c語言內存有幾種分配方式
基本上C程序的元素存儲在內存的時候有3種分配策略:
靜態分配
如果一個變數聲明為全局變數或者是函數的靜態變數,這個變數的存儲將使用靜態分配方式。靜態分配的內存一般會被編譯器放在數據段或代碼段來存儲,具體取決於實現。這樣做的前提是,在編譯時就必須確定變數的大小。 以IA32的x86平台及gcc編譯器為例,全局及靜態變數放在數據段的低端;全局及靜態常量放在代碼段的高端
自動分配
函數的自動局部變數應該隨著函數的返回會自動釋放(失效),這個要求在一般的體系中都是利用棧(Stack)來滿足的。相比於靜態分配,這時候,就不必絕對要求這個變數在編譯時就必須確定變數的大小,運行時才決定也不遲,但是C89仍然要求在編譯時就要確定,而C99放鬆了這個限制。但無論是C89還是C99,都不允許一個已經分配的自動變數運行時改變大小。
所以說C函數永遠不應該返回一個局部變數的地址。
要指出的是,自動分配也屬於動態分配,甚至可以用alloca函數來像分配堆(Heap)一樣進行分配,而且釋放是自動的。
動態分配
還有一種更加特殊的情況,變數的大小在運行時有可能改變,或者雖然單個變數大小不變,變數的數目卻有很大彈性,不能靜態分配或者自動分配,這時候可以使用堆(Heap)來滿足要求。ANSI C定義的堆操作函數是malloc、calloc、realloc和free。
使用堆(Heap)內存將帶來額外的開銷和風險。
② c語言程序怎麼實現動態內存分配
一、原型:externvoid*malloc(unsignedintnum_bytes);
頭文件:#include<malloc.h>
功能:分配長度為num_bytes位元組的內存塊
說明:如果分配成功則返回指向被分配內存的指針,否則返回空指針NULL。
當內存不再使用時,應使用free()函數將內存塊釋放。
(分配類型*)malloc(分配元素個數*sizeof(分配類型))//對應上述malloc函數如果成功,則返回該空間首地址,該空間沒有初始化,如果失敗,則返回0
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
intmain()
{
char*p;
p=(char*)malloc(100);
if(p)//判斷分配的空間是否為NULL
printf("MemoryAllocatedat:%x/n",p);
else
printf("NotEnoughMemory!/n");
free(p);
return0;
}
③ c語言數組在內存中是怎麼分配的
C語言中內存為分三類:棧區、堆區、靜態數據區。
局部變數在棧上分配,函數調用前的棧指針,要和函數返回後的棧指針一樣,否則就會出錯。
void test(void)
{
char i,a[10];
printf("0x%x", &i);
printf("0x%x", a);
printf("0x%x", a+1);
printf("0x%x", a+2);
printf("0x%x", a+3);
}
(3)c語言分配內存擴展閱讀
c語言數組在內存分配
示例:
#include<stdio.h>
int main()
{
int a[4] = {11,12,13,14};
int b[4] = {21,22,23,24};
int *pa = &a;
int i = 0;
while(i<8)
{
i++;
printf("now *p value = %d and",*pa);
printf("p addr value = %d ",pa);
pa++;
}
return 0;
}
④ C語言中分配內存的函數是怎麼寫的
Windows下的 malloc 原理就是調用 windows API 的各種內存管理函數申請內存並記錄內存狀態以便將來釋放。
DOS下的 malloc 原理就是調用申請內存的中斷申請內存並記錄內存狀態以便將來釋放。
UNIX 和 linux 都有內存管理的系統調用,malloc 相當於給這些系統調用穿了一件
malloc()工作機制
malloc函數的實質體現在,它有一個將可用的內存塊連接為一個長長的列表的所謂空閑鏈表。調用malloc函數時,它沿連接表尋找一個大到足以滿足用戶請求所需要的內存塊。然後,將該內存塊一分為二(一塊的大小與用戶請求的大小相等,另一塊的大小就是剩下的位元組)。接下來,將分配給用戶的那塊內存傳給用戶,並將剩下的那塊(如果有的話)返回到連接表上。調用free函數時,它將用戶釋放的內存塊連接到空閑鏈上。到最後,空閑鏈會被切成很多的小內存片段,如果這時用戶申請一個大的內存片段,那麼空閑鏈上可能沒有可以滿足用戶要求的片段了。於是,malloc函數請求延時,並開始在空閑鏈上翻箱倒櫃地檢查各內存片段,對它們進行整理,將相鄰的小空閑塊合並成較大的內存塊。
malloc()在操作系統中的實現
在 C 程序中,多次使用malloc () 和 free()。不過,您可能沒有用一些時間去思考它們在您的操作系統中是如何實現的。本節將向您展示 malloc 和 free 的一個最簡化實現的代碼,來幫助說明管理內存時都涉及到了哪些事情。
在大部分操作系統中,內存分配由以下兩個簡單的函數來處理:
void *malloc (long numbytes):該函數負責分配 numbytes 大小的內存,並返回指向第一個位元組的指針。
void free(void *firstbyte):如果給定一個由先前的 malloc 返回的指針,那麼該函數會將分配的空間歸還給進程的「空閑空間」。
malloc_init 將是初始化內存分配程序的函數。它要完成以下三件事:將分配程序標識為已經初始化,找到系統中最後一個有效內存地址,然後建立起指向我們管理的內存的指針。這三個變數都是全局變數:
//清單 1. 我們的簡單分配程序的全局變數
int has_initialized = 0;
void *managed_memory_start;
void *last_valid_address;
如前所述,被映射的內存的邊界(最後一個有效地址)常被稱為系統中斷點或者 當前中斷點。在很多 UNIX? 系統中,為了指出當前系統中斷點,必須使用 sbrk(0) 函數。 sbrk 根據參數中給出的位元組數移動當前系統中斷點,然後返回新的系統中斷點。使用參數 0 只是返回當前中斷點。這里是我們的 malloc 初始化代碼,它將找到當前中斷點並初始化我們的變數:
清單 2. 分配程序初始化函數
#include
void malloc_init()
{
last_valid_address = sbrk(0);
managed_memory_start = last_valid_address;
has_initialized = 1;
}
現在,為了完全地管理內存,我們需要能夠追蹤要分配和回收哪些內存。在對內存塊進行了 free 調用之後,我們需要做的是諸如將它們標記為未被使用的等事情,並且,在調用 malloc 時,我們要能夠定位未被使用的內存塊。因此, malloc 返回的每塊內存的起始處首先要有這個結構:
//清單 3. 內存控制塊結構定義
struct mem_control_block {
int is_available;
int size;
};
現在,您可能會認為當程序調用 malloc 時這會引發問題 —— 它們如何知道這個結構?答案是它們不必知道;在返回指針之前,我們會將其移動到這個結構之後,把它隱藏起來。這使得返回的指針指向沒有用於任何其他用途的內存。那樣,從調用程序的角度來看,它們所得到的全部是空閑的、開放的內存。然後,當通過 free() 將該指針傳遞回來時,我們只需要倒退幾個內存位元組就可以再次找到這個結構。
在討論分配內存之前,我們將先討論釋放,因為它更簡單。為了釋放內存,我們必須要做的惟一一件事情就是,獲得我們給出的指針,回退 sizeof(struct mem_control_block) 個位元組,並將其標記為可用的。這里是對應的代碼:
清單 4. 解除分配函數
void free(void *firstbyte) {
struct mem_control_block *mcb;
mcb = firstbyte - sizeof(struct mem_control_block);
mcb->is_available = 1;
return;
}
如您所見,在這個分配程序中,內存的釋放使用了一個非常簡單的機制,在固定時間內完成內存釋放。分配內存稍微困難一些。我們主要使用連接的指針遍歷內存來尋找開放的內存塊。這里是代碼:
//清單 6. 主分配程序
void *malloc(long numbytes) {
void *current_location;
struct mem_control_block *current_location_mcb;
void *memory_location;
if(! has_initialized) {
malloc_init();
}
numbytes = numbytes + sizeof(struct mem_control_block);
memory_location = 0;
current_location = managed_memory_start;
while(current_location != last_valid_address)
{
current_location_mcb =
(struct mem_control_block *)current_location;
if(current_location_mcb->is_available)
{
if(current_location_mcb->size >= numbytes)
{
current_location_mcb->is_available = 0;
memory_location = current_location;
break;
}
}
current_location = current_location +
current_location_mcb->size;
}
if(! memory_location)
{
sbrk(numbytes);
memory_location = last_valid_address;
last_valid_address = last_valid_address + numbytes;
current_location_mcb = memory_location;
current_location_mcb->is_available = 0;
current_location_mcb->size = numbytes;
}
memory_location = memory_location + sizeof(struct mem_control_block);
return memory_location;
}
這就是我們的內存管理器。現在,我們只需要構建它,並在程序中使用它即可.多次調用malloc()後空閑內存被切成很多的小內存片段,這就使得用戶在申請內存使用時,由於找不到足夠大的內存空間,malloc()需要進行內存整理,使得函數的性能越來越低。聰明的程序員通過總是分配大小為2的冪的內存塊,而最大限度地降低潛在的malloc性能喪失。也就是說,所分配的內存塊大小為4位元組、8位元組、16位元組、 18446744073709551616位元組,等等。這樣做最大限度地減少了進入空閑鏈的怪異片段(各種尺寸的小片段都有)的數量。盡管看起來這好像浪費了空間,但也容易看出浪費的空間永遠不會超過50%。
⑤ c語言中動態分配內存的關鍵字
1、malloc函數:其作用是在內存的動態存儲區中分配一個長度為size的連續空間。其參數是一個無符號整形數,返回值是一個指向所分配的連續存儲域的起始地址的指針。
2、free函數:由於內存區域總是有限的,不能不限制地分配下去,而且一個程序要盡量節省資源,所以當所分配的內存區域不用時,就要釋放它,以便其它的變數或者程序使用。這時我們就要用到free函數。
3、calloc函數:其作用是在內存的動態存儲區中分配n個長度為 size 的連續空間。函數返回一個指向分配區域的起始位置的指針;如果分配不成功,則返回NULL。
⑥ 用C語言分配開辟內存問題
你的代碼不是C的,其實現在語言比較強大,也許在內存回收上做了完善,我不會C++,我知道JAVA語言,他本身在內存回收上面做了優化,就是在堆中申請的內存,操作系統沒回收,但JAVA語言最終編譯成可運行碼的時候,回收了這塊內存(JAVA的垃圾回收機制,蠻強的,不過我不太喜歡)。你可以試試用C寫,用malloc 來申請,這個應該不會被回收的,你可以試試,當然可能和其它原因有關。
最後如果你想學習內存管理的話,方向是:操作系統理論中的頁式內存管理,地址的印射這2部分是理論(比較簡單,實際情況比這復雜一點,先看理論比較好)
等真的明白了(應該不難懂),下面就有難度了,選一個比較流行的CPU的地址映射(各種不同的CPU地址映射是不一樣的),我看的是intel 80386後出現的保護模式(其實是286後出現的,不過286沒什麼名氣),以及linux中內存管理的源代碼(記得結合書看,直接看代碼很難懂)。
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你的問題算是有點難度和深度的。
關於內存開辟問題,在linux中有個很特殊的內存段,它的大小是8K,我們叫他系統堆棧空間,任何一段程序代碼在運行時候它都是一個進程,它都會有這么一個8K的系統堆棧空間。局部變數都是放在這樣一個8K空間中,包括int a,int a[100], int *a.他們都放在這里。
那麼第一個問題就回答了,int a就是放在系統堆棧空間中。當這個進程死亡的時候,會有其它的進程來回收這個空間(它自己會指定的,一般是其父進程),所以你不需要自己手動去釋放局部變數佔地內存。
至於int * a;然後你new一個空間這個就有點不同了,首先 * a還是個局部變數,他是存在於系統堆棧中。不過它存的比較特殊是一個邏輯地址,不是一個值(其實邏輯地址也就是一個無符號的16位整數而已)。當你new 的時候,會在堆空間中開一個空間,並把這個空間的地址放到剛那個 a中去。很明顯新申請的空間不是在系統堆棧空間中,父進程(一般是)是不會回收這個內存的,這就是為什麼你要自己 free(a) 這樣來釋放空間。
我們常說局部變數不要過大,比如int a[10000]這是不允許的,可以看出來只有8K的大小的內存,而且他還不全部都是給局部變數使用,他有相當一部分內存是給進程式控制制塊和中斷返回現場用的(讀過linux源代碼你就清楚了),另外C語言不檢查數組邊界,如果你int a[4]數組,而不顧一切的向這個數組上放東西,你就有可能很運氣的把中斷的返回地址給沖掉,聰明的人會放一個新的返回地址進去,而這個地址返回一個惡意的進程。知道會發生什麼了,這就是緩沖區溢出攻擊。
windows雖然不太一樣,但原理差不多。
⑦ c語言什麼時候需要動態分配內存
當你不確定內存空間大小的時候。。有2種辦法。
1。預先定義一個足夠大的空間。(這個比較浪費資源。而且隨著程序的使用推廣。預先定義的空間也不一定能完全滿足條件)
2。動態的分配內存。可以做到准確分配空間大小。不浪費資源,而且也不會發生程序不斷使用預先分配內存不足。
備註:動態分配的內存空間系統不負責自動回收,需要寫代碼手動釋放。
⑧ C語言 malloc()函數 分配內存空間尺寸的問題
這個問題首先得從堆棧說起,一個程序一般分為三段:代碼段,數據段(靜態數據),和堆棧段。堆棧段存儲程序中的變數、程序傳遞的參數等(動態分配的變數存儲在堆中,靜態分配的存儲在棧中)。堆棧的增長方式如下:
程序在運行的時候會預先分配堆棧空間,所以你的問題中不一定修改了不該修改的地方,有可能那裡本來就是空的。
再回到malloc這個函數上來,malloc主要負責分配空間,返回該空間的首地址。那為什麼申請空間為0,卻可以存儲7個字元呢?那是因為C語言的指針中並不檢查數組的越界問題,不信的話,你可以這樣:char ch[5],然後你去讀寫ch[6](printf或scanf),這樣是不會報錯的。但是我們在使用的時候,千萬別越界使用,因為這樣的程序是非常危險的,試想,如果越界使用的地址正好是一個操作系統的地址,那麼你一修改,系統就崩了。同時,C語言的這個機制被黑客廣泛地應用與緩沖區溢出攻擊,所以你非但不能越界使用指針,還得時刻考慮到指針(數組)是否越界,以加強程序的安全性。
希望對你有所幫助。。。
⑨ c語言 分配超大內存
用文件內存映射,這樣系統就會把文件作為內存使用,文件有多大你虛擬出來的內存就有多大
⑩ 一個C語言動態分配內存為什麼是對的。
並不是說沒有那麼大的內存就會出錯,你申請了5B的空間,並讓a指向了這個空間的初始地址,當你對a中元素進行賦值時,從a指向的地址開始賦值,雖然你申請的空間不夠,但是不影響繼續賦值,只不過之前存儲在那些你沒申請的空間中的內容被覆蓋掉,但這段空間可能也是空閑的,這種操作會存在潛在的不安全性,但不一定會導致運行時錯誤,只要當你要覆蓋的那段空間是不允許被覆蓋的時,才會報錯