c语言深入学习系列内存管理

众所周知，C语言程序设计中，内存的分配和管理完全交由程序员来控制，因此，内存管理是每个C程序员必须熟练掌握的。

一般而言，分配给进程的内存有四个概念上不同的区域，分别为：代码段、数据段、堆和栈，其中数据段又可以细分为初始化为非零的数据和初始化为零的数据。如下图所示：
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| 程序栈 |----------高地址--〉低地址
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| 堆 |----------向上增长
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| BSS |----------数据段
| 全局和静态变量 |
-----------------------------低地址
| 可执行代码 |----------代码段
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可执行指令放在代码段中，任何时刻，内存中只有一份相同程序的指令拷贝，多个实例共享这些代码。
初始化为非零的静态数据和全局数据存放在数据段中，运行相同程序的每个进程，有自己的数据段。
初始化为零的全局数据和静态分配数据存放在进程的BSS区域中，每个运行的进程都有自己的BSS，程序运行的时候，将数据放到数据段中，由此可知，只有初 始化为非零的变量才占用空间，所以对于类似static int ss[1024];这样的数组自动用0来填充，它占的空间很小。
堆，动态内存来自于堆，即：通过malloc得到的空间，通常情况下，堆是向上增长的，即：后面分配的地址比前面的地址在数值上大一些。
栈，分配本地变量的地方，函数参数、函数的返回值和返回地址也放在栈空间中，需要特别注意的是，当函数返回后，存储在栈空间中的函数变量“自动消失”，空间被其他函数使用。栈空间是向下增长的。

在C语言中，一般通过malloc/calloc函数分配空间，通过free()函数释放空间，使用realloc()改变已分配空间的大小。
分配内存的步骤：
1.申明一个指定类型的指针
2.计算要分配空间的大小，一般使用函数sizeof()来实现
3.调用函数malloc()完成空间的申请，将函数的返回值赋给指针变量，
4.检查返回值是否不为NULL，保证空间分配成功
5.分配好的空间是没有经过初始化的，其中可能包含一些垃圾信息，因此
调用函数memset()将其用0来填充是个好的习惯
释放内存步骤：
1.调用函数free()释放掉空间
注意：1.不可以使用free()掉后的空间
2.free()后，最好将指针置为NULL，因为如果不做这步处理，
原来的指针依旧指向刚才释放的空间，可以继续操作
3.避免重复释放空间

在Unix系统上，提供了函数alloca()函数，可以实现在栈空间上分配指定大小的空间，这样的好处是，函数结束后，空间自动释放，不必显式地调用函数free()，但是该函数有很多弊端，比如不可移植等，因此不建议使用。
有必要提一下malloc、calloc、realloc函数的底层实现，在Linux系统中，提供了brk()和sbrk()函数，上面几个函数就是在这两个函数的基础上实现的。

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