C语言从头学33——内存管理（一）

一、基本情况
       C语言的内存管理分成系统管理与程序员用户手动管理两部分。系统管理的内存，主要是函数内部的变量（局部变量），这部分变量在函数运行时进入内存，这部分内存区域成为"栈区"，函数运行结束后操作系统自动从内存卸载。用户手动管理的内存，主要是程序运行的整个过程中都存在的变量（全局变量），这部分所在的内存区域称为"堆区"，这些变量需要用户手动从内存释放。如果使用后忘记释放，它就一直占用内存，直到程序退出时再交给操作系统才会清理。
二、void 指针
       计算机中的内存空间都被分配了唯一的地址编码，通过内存指针可以找到指定的内存区域。指针变量需要有类型，如：int* p=&x; 声明了一个 int 型指针，这个指针指向整型变量 x 所在地址，当编译器从这个地址拿到数据时，就知道存储的是 int 型数据。当不确定存放什么类型的数据，只想先找块内存地址时，就用到了void类型指针。void类型指针也称为不定类型指针，可以指向任何类型的数据。
        void类型的指针可以与其他类型的指针互相转换，使用方法也没有特别之处，只是不能通过 " * " 方式解析出存储的内容。
        int x = 10; //声明整型变量 x
        void* p = &x; //声明void指针并指向x的地址，说明int型指针(&x)转为了void指针。
        int* q = p; // void指针又转回了整型指针
        printf( "%i\n", *q ); //运行结果：10
       注意区分 void* 与 void 的区别：void是无类型，用其声明函数时表示无返回值；而void*，虽然是无类型但有指针，是有东西返回的。
三、与内存管理相关的函数
1、malloc()
       这个函数可以分开来记，m是内存的缩写，alloc是分配的缩写，合起来就是分配内存。
       功能：从堆区申请一段连续的内存区块 (提醒：堆区内存是需要程序员自行管理的，用后要销毁，这一点要时刻记着)；使用格式：malloc(参1);
       参数：参1 是内存区块大小(size_t类型的非负整数，sizeof 返回值即此类型）
       返回值：void* 指针（申请的内存给谁使用我们就用什么类型指针接收）
       用法：使用 malloc 函数声明的变量在堆区，故多采取匿名声明方式，即不采用对具体变量取址方式而是 malloc 直接返回指针，见下：
         int* ptr = (int*) malloc(sizeof(int)); //在堆区声明了一个int型指针变量
         括号中的强转非必须，malloc返回的是void*，可以用int*接收，此处加强转使得代码易于理解。
         注意事项：
          a. 使用malloc函数要包含<stdlib.h>头文件，如仅包含<stdio.h>编译正常，但不能正常运行，牢记。
          b. 给 ptr 赋值：*ptr=1000;。
          c. malloc 与 free（后边会遇到）配对使用，勿忘free (ptr);。
          d. malloc分派地址不一定成功，不成功时返回NULL，为此可加一个if语句进行处置。
          e. malloc只管分派内存，不管初始化，如需初始化，需另调用函数。
          f. malloc最常用的场合，就是为数组和自定义数据结构分配内存。
2、 memset()
        功能：将某指针所指向的内存区块中的每个字节进行统一赋初值
        参数：参1 指向目标内存的指针 参2 赋值内容(int型ASCII码值或char型字符) 参3 赋值字节数（size_t类型）
        返回值：返回被指向目标内存的指针，接收没有意义，与参1 相同。
        用法：memset(ptrDestMem,'A',sizeof(char)*1024) //对长度为1024字节的内存区块每个字节都赋字符A
        注意事项：
         a. 这个函数所属头文件为<string.h>，有些编译器不包含此头文件也能正常使用，如出现运行错误时，请包含。
         b. 注意memset是对字节(不是位)的操作；参3是指有多少个字节需赋值，它可以小于或等于目标内存字节数，但不能越界超出。
         c. 参2的值最大不能超过一个字节所能容纳（int型255），超过也写不进去。
2、free()
        功能：与malloc配对的函数，用于释放malloc函数分配的内存，防止内存泄漏
        参数：malloc函数返回的指针
        用法：free(ptr);
       注意事项：
       a. 使用free需要包含的头文件也是<stdlib.h>，勿忘。
       b. free函数只能执行一次，不能反复释放同一内存地址，被释放完的指针也不能再使用。
       c. malloc与free最好先成对写好，再在中间插入其他代码，以防忘记。
 3、realloc()
      re重新、再之意、alloc分派缩写，合起来是重新分派内存
      功能：修改已经分配的内存块的大小(加大或减小)。
      参数：参1 原内存区块指针 参2 增减后内存块大小（还是size_t类型）
      返回值：void*指针（可用原指针类型变量接收）
      用法：void* newPtr=realloc(ptr,sizeof(int)*10);
    注意事项：
      a. 使用realloc函数也需要包含<stdlib.h>。
      b. 原指针指向的内存区块已经被新指针替代，所以程序结束应free的是新指针，原指针不必再free，否则运行错误。
      c. realloc可能分派内存失败，失败返回NULL，所以加一个 if 语句处置为好
四、应用举例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> //malloc、free、realloc
#include<string.h> //memset
int main(void)
{
//A void指针的使用
    float PI = 3.14159;
    void* pPI = &PI;
    float r = 2.5;
    printf("半径2.5圆的面积：%f\n", r * r * *(float*)pPI);//*(float*)pPI—pPI强转为float指针后再解出指向的值
//B malloc、memset、free函数使用
    int n = 8;
    void* pMyMem = malloc(sizeof(char)*n); //char占1字节，malloc分派n字节的内存，返给void指针
    if (pMyMem == NULL)return 0; //若分派内存失败，程序结束
    void* myMem2=memset(pMyMem,'B',sizeof(char)*8); //对malloc分派的内存区块个字节都写入字符'B'。
                                                   //并用myMem2接收返回的指针
    if (pMyMem == myMem2)printf("memset写入区块指针与其返回的指针相同\n");
    char* transCh = pMyMem; //将void指针转成char型指针
    printf("显示写入内容：");
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%c ", *transCh); //显示写入的字符
        transCh++;
    }
    printf("\n");//换行
    free(pMyMem); //释放malloc函数分派的内存
    //free(ch); //只有malloc分派的内存才需要释放，且只释放一次（这里会报错）
//C realloc、free函数的使用
    int* pMem = malloc(sizeof(int)*5);
    if (pMem == NULL)return 0;
    for (int i = 0; i < 5; i++) pMem[i] = (i+1)*10;
    for (int i = 0; i < 5; i++) printf("%i ", pMem[i]);
    printf("\n重新增加分派内存后\n");
    int* newpMem = realloc(pMem, sizeof(int) * 10);
    if (newpMem == NULL)return 0;
    for (int i = 0; i < 10; i++) newpMem[i] = (i + 1) * 10;
    for (int i = 0; i < 10; i++)printf("%i ", newpMem[i]);
    free(newpMem); //释放realloc的内存
    //free(pMem);//pMem已被重置，不能再释放，此语句会造成运行失败
    getchar(); //暂停屏幕
    return 0;
}