⚙️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          +           40struct 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          +           40struct 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）

总结🥰
以上就是 动态内存管理【下篇】 的内容啦🥳🥳🥳🥳
本文章所在【C语言知识篇】专栏，感兴趣的烙铁可以订阅本专栏哦🥳🥳🥳
前途很远，也很暗，但是不要怕，不怕的人面前才有路。💕💕💕
小的会继续学习，继续努力带来更好的作品😊😊😊
创作写文不易，还多请各位大佬uu们多多支持哦🥰🥰🥰