堆内存的介绍及应用（含例子）

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一、什么是堆内存

二、为什么要使用堆内存

三、如何使用堆内存

1. 例如：void *malloc(size_t size);
   功能：从堆内存中申请size个字节的内存，申请到内存中数据的值不确定
   返回值：成功返回申请到的连续内存的首地址，失败返回NULL
   
   
2. void free(void ptr);
   功能：释放一块堆内存 ptr: 要释放的堆内存的首地址 注意：free释放只是使用权，数据不会全部清理 不能连续释放，但是可以释放NULL
   
3. void *calloc(size_t nmemb,size_t size);
   功能：从堆内存申请nmemb块，每块size字节大小的内存 返回值：成功返回申请到的连续内存的首地址，失败返回NULL
   注意：calloc申请到的内存会被初始化为0，速度比malloc慢 short *p = calloc(10,4) == malloc(40)
   
   
4. void realloc(void *ptr,size_t size);
   功能：改变已有的堆内存的大小，size表示调整后的大小，在原有的基础上调大调小
   返回值：调整后内存块的首地址，一定要重新接受返回值，可能不是在原位置进行调整 如果无法在原位置调整：
   1.申请一块新的符合大小的内存
   2.拷贝原内存中的数据
   3.释放原内存，返回新内存首地址
   
   
   
   
   

四、malloc的内存管理机制

1. 当首次向malloc申请内存，malloc会向操作系统申请内存，操作系统会直接分配33页（1页=4096字节）内存
   malloc管理，但是并不意味着可以越界访问，因为malloc可能把其它的内存分配给‘其他人’，这样就会产生脏数据
   
2. 每个内存块之间会有空隙（4~12字节），一部分空隙是为了内存对齐，其中一定有4字节记录了malloc的维护信息，这些维护信息决定了下一次malloc分配内存的位置，如果破坏了维护信息，会影响下一次malloc或者free的过程

五、使用堆内存需要注意的问题

内存泄漏：
内存无法在使用，也无法被释放，需要再次使用时只能重新申请内存，然后继续重复以上过程，日积月累后可用的内存越来越少
注意：一旦进程结束，属于该进程的所有资源都会被操作系统回收
如何尽量的减少内存泄漏：谁申请谁释放，谁知道该释放谁释放
如何判断、定位内存泄漏
1、查看内存使用情况
win 任务管理器
Linux ps -aux命令
2、借助代码分析工具 mtrace 检查malloc和free是否成对出现
3、封装malloc、free，记录申请、释放的信息到日记文件中

void *m_malloc(size_t size) { 
    s = malloc(size); fprintf("h%d malloc",filename); } void m_free(void *ptr) { 
    free(ptr); } 

内存碎片：
已经释放了但无法继续使用的内存叫做内存碎片，它是由于申请和释放的时间不协调导致的，无法完全避免，只能尽量减少
如何减少内存碎片的产生：
1、尽量使用栈内存
2、不要频繁地申请、释放内存
3、尽量申请大块内存，自己来管理

六、内存清理函数

七、堆内存定义二位数组

例子1：计算100~10000之间所有的素数，结果储存在堆内存中，尽量不要浪费内存

1、先计算有多少个、再一下全部申请出来

 1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<stdbool.h> 4 bool math_is(int n); 5 6 int main() 7 { 
    8 int *s = NULL;//置空 9 int cnt = 0; 10 for(int i=100;i<=10000;i++) 11 { 
    12 if(math_is(i))//调用函数，判断是否是素数 13 { 
    14 cnt++; 15 } 16 } 17 s = malloc(4*cnt); 18 int j = 0; 19 for(int i=100;i<=10000;i++) 20 { 
    21 22 if(math_is(i)) 23 { 
    24 s[j] = i; 25 j++; 26 } 27 } 28 for(int i=0;i<cnt;i++) 29 { 
    30 printf("%d ",s[i]); 31 } 32 return 0; 33 } 34 35 bool math_is(int n) 36 { 
    37 38 for(int j=2;j<=n/2;j++) 39 { 
    40 if(n%j == 0) 41 { 
    42 return false; 43 } 44 } 45 return true; 46 47 } 

2、一边算，一边申请

#include<stdio.h> #include<stdbool.h> #include<stdlib.h> bool is_prime(int num) { 
    for(int i=2;i<=num/2;i++) { 
    if(0 == num%i)return false; } } int main() { 
    int *arr = NULL; for(int i=100;i<=10000;i++) { 
    if(is_prime(i)) { 
    arr = realloc(arr,sizeof(int)*(cnt+1)); arr[cnt++] = i; } } } for(int i=0;i<cnt;i++) { 
    printf("%d",arr[i]); }