C语言-动态内存分配函数、变量属性（全局、局部、静态、只读）、C语言内存结构；

本章概述思维导图：

动态分配内存函数

动态分配内存函数malloc函数

malloc 是 C 语言标准库中用于动态内存分配的核心函数，定义在 <stdlib.h> 头文件中。它允许程序在运行时从堆（heap）中申请指定大小的内存块，避免静态内存分配的限制。

代码示例：使用malloc函数申请一片空间，要存储10个int类型的整数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int *p;p=malloc(sizeof(int)*10);for(int i=0;i<10;i++){printf("现在给第%d个空间赋值\n",i+1);scanf("%d",p+i);}for(int i=0;i<10;i++){printf("现在打印第%d个空间值为：%d\n",i+1,*(p+i));}free(p);return 0;
}

  代码讲解：先引入必要<stdlib.h>头文件，声明一个整型指针p，通过malloc动态分配能存储10个整数的内存空间并检查是否分配成功。接着用循环和scanf让用户为这10个整数赋值，再通过另一个循环用指针算术和解引用读取并打印每个整数值，最后用free释放分配的内存

动态分配内存函数calloc函数

malloc函数和calloc函数的区别：

malloc函数：分配的内存是未初始化的，内存中的内容是随机的、不确定的，可能是之前使用过的残留数据。

calloc函数：会将分配的内存全部初始化为零。这对于需要确保内存初始状态为零的场景非常有用，比如初始化数组或结构体。

代码示例：使用calloc函数申请一片空间，要存储10个char类型的字符

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{char *p;p=calloc(10,sizeof(char));//要传入两个形参，一个是元素的个数，一个是单个元素的大小for(int i=0;i<10;i++){printf("现在给第%d个空间赋值\n",i+1);scanf("%c",p+i);getchar();}for(int i=0;i<10;i++){printf("现在打印第%d个空间值为：%c\n",i+1,*(p+i));}free(p);return 0;
}

代码讲解：通过 calloc 动态分配了能存储 10 个字符的内存空间（自动初始化为 0），然后通过循环用 scanf 让用户依次输入字符并存储到分配的内存中（用 p + i 移动指针位置，getchar() 清除输入缓冲区残留的换行符避免跳过输入），接着再用循环通过指针算术 *(p + i) 逐个打印字符，最后用 free 释放内存防止泄漏。

动态分配内存函数realloc函数

realloc（re-allocate）是 C 语言中用于动态调整已分配内存块大小的函数，属于 <stdlib.h> 库。它可以在运行时扩大或缩小内存空间，避免手动分配新内存和复制数据的麻烦。

代码示例：在上一个calloc代码示例中将原有的10字节内存空间更改为15字节空间

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{char *p;p=calloc(10,sizeof(char));//要传入两个形参，一个是元素的个数，一个是单个元素的大小p=realloc(p,15*sizeof(char));for(int i=0;i<15;i++){printf("现在给第%d个空间赋值\n",i+1);scanf("%c",p+i);getchar();}for(int i=0;i<15;i++){printf("现在打印第%d个空间值为：%c\n",i+1,*(p+i));}free(p);return 0;
}

代码讲解：通过 calloc 动态分配 10 个初始化为 0 的字符内存，再用 realloc 将其扩展至 15 个字符（新增部分未初始化），随后通过循环让用户输入 15 个字符并存储到内存中（用 getchar() 清除缓冲区残留换行符避免输入错乱），最后遍历打印每个字符的值并释放内存。

动态分配内存函数free函数

在C语言中ferr函数用来释放动态分配的内存，避免内存泄漏；（不要小看它，是处理内存泄漏的必要工具）；

代码示例：有一个指针P动态分配了10字节的空间，现在需要一分匹配动态内存空间就释放

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{char *p;p=calloc(10,sizeof(char));//要传入两个形参，一个是元素的个数，一个是单个元素的大小free(p);return 0;
}

代码讲解：首先通过 calloc(10, sizeof(char)) 分配 10 个字节的连续内存空间（并自动初始化为 0），返回的指针赋值给 char* p；接着调用 free(p) 释放该内存，防止泄漏。

动态内存分配函数细节

1.动态内存分配函数创建空间单位是字节；

2.动态内存分配函数返回值的是void类型的指针，没有步长的概念，也无法获取空间中的数据，需要强 转

3.malloc返回的仅仅是首地址，没有总大小，最好定义一个变量记录总大小

4.malloc申请的空间不会自动消失，如果不能正确释放，会导致内存泄漏

5.malloc申请的空间过多，会产生虚拟内存

6.malloc申请的空间没有初始值，需要先赋值才能使用

7.free释放完空间后，空间中数据叫做占数据，可能被清空，可能被修改为其他值

8.calloc就是在malloc的基础上多一个初始化的动作

9.realloc修改之后的空间，地址值有可能发生变化，也有可能不会改变，但是原本的数据 不会丢失

10.realloc修改之后，无需释放原来的空间，函数底层会进行处理

C语言变量

全局变量

在 C 语言中，全局变量是在函数外部定义的变量，其生命周期贯穿整个程序运行期间，作用域为整个源文件（或通过 extern 扩展到其他文件）。

生命周期：程序启动时分配内存，结束时释放。在整个程序运行期间；

作用域：默认仅在定义它的源文件内有效（文件作用域），可以通过extern关键字跨文件访问；

初始化：未操控初始化时，自动初始化为0；

存储位置：存储在全局区中的静态存储区（与局部变量不同）

局部变量

在 C 语言中，局部变量是在函数内部或代码块（如 {} 包围的块）中定义的变量，其作用域和生命周期仅限于定义它的函数或代码块。

生命周期：两个情况，1.函数调用时创建，函数返回时销毁（自动释放内存）。2.代码块（如 if/for）中的局部变量在退出块时销毁。

作用域：仅在定义它的函数或代码块内有效，外部不可访问。

初始化：未操控初始化时，自动初始化为随机值；

存储位置：存储在栈空间（stack）

static静态局部变量

在 C 语言中，静态局部变量（static 局部变量）是通过 static 关键字修饰的局部变量，它结合了局部作用域和静态存储期的特性。

生命周期：程序整个运行期间存在（仅初始化一次，不会在函数退出时销毁）。

作用域：限于定义让的函数内（与普通局部变量一致）

初始化：未操控初始化时，自动初始未0；注意点：仅在第一次进入函数时初始化，不会随着函数的结束，初始值清空。后续调用保留上一次的值；

存储位置：存储在全局区中的静态存储区（与全局变量相同）；

static静态全局变量

在 C 语言中，静态全局变量（static 全局变量）是通过 static 关键字修饰的全局变量，它限制了变量的链接属性，使其仅在定义它的源文件内可见。

生命周期：程序整个运行期间存在（与普通全局变量相同）；

作用域：仅限于定义它的源文件内（通过 static 限制，其他文件无法访问）。

初始化：未操控初始化时，自动初始未0；仅在程序启动时初始化一次；

存储位置：存储在全局区中的静态存储区（与全局变量相同）；

const只读变量

在 C 语言中，const 关键字用于定义只读变量（常量），表示该变量的值在初始化后不能被修改。

只读变量特性：const 修饰的变量必须在定义时初始化，之后不能被修改。

存储位置：存储在全局区中的只读常量区；

const关键字修饰指针

int const *p或const int *p;------常量指针，指针指向的值不能改变，可以改变指针指向;

int *const p;------指针常量，指针指向不能改变，可以修改指针指向的值;

int const *const p 或 const int *const p ;----指向常量的指针常量，指向和值均不能修改

C语言内存结构

在 C 语言中，内存通常被划分为 四个主要区域：代码区、全局区、堆( heap )空间、栈( stack )空间;

代码区：在 C 语言的内存布局中，代码区（Text Segment） 是程序运行时存储编译后的机器指令的核心区域。它决定了程序的行为逻辑，且具有严格的访问权限和生命周期特性。

全局区：在 C 语言的内存布局中，全局区（Global Segment） 是用于存储全局变量、静态变量和字符串常量的关键区域。它贯穿程序的整个生命周期，具有特定的权限和生命周期特性。

栈空间：在 C 语言的内存布局中，栈空间（Stack） 是用于存储局部变量、函数参数、返回地址等临时数据的关键区域。它由编译器自动管理，具有高效但有限的特性。

堆空间：在 C 语言中，堆空间（Heap） 是程序运行时用于动态内存分配的区域，与栈空间（自动管理的局部变量存储区）形成互补。堆空间由程序员手动控制分配和释放，适用于存储生命周期不确定、大小可变或需要在多个函数间共享的数据。

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