C语言学习笔记整理

    一、sizeof（）

    1.sizeof的使用：sizeof操作符以字节形式给出了其操作数的存储大小。

    sizeof操作符不能用于函数类型，不完全类型或位字段。不完全类型指具有未知存储大小的数据类型，如未知存储大小的数组类型、未知内容的结构或联合类型、void类型等。

    2.sizeof的结果：sizeof操作符的结果类型是size_t，它在头文件中typedef为unsigned　int类型。该类型保证能容纳实现所建立的最大对象的字节大小。

    int、unsigned　int　、short　int、unsigned　short　、long　int　、unsigned　long　、float、double、long　double类型的sizeof　在ANSI　C中没有具体规定，大小依赖于实现，一般可能分别为2、2、2、2、4、4、4、8、10.

    当操作数是指针时，sizeof依赖于编译器。near类指针字节数为2，far、huge类指针字节数为4.一般Unix的指针字节数为4.

    当操作数具有数组类型时，其结果是数组的总字节数，联合类型操作数的sizeof是其最大字节成员的字节数。

    结构类型操作数的sizeof是这种类型对象的总字节数，包括任何垫补在内。

    如果操作数是函数中的数组形参或函数类型的形参，sizeof给出其指针的大小。

    struct MyStruct

    {

    char dda；//偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；

    double dda1；//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof（double）=8

    //的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐

   使用这套机制的原因： 系统调用不能支持任意大小的内存分配（有的系统调用只支持固定大小以及其倍数的内存申请，这样的话，对于小内存的分配会造成浪费； 系统调用申请内存代价昂贵，涉及到用户态和核心态的转换。 函数malloc（）和calloc（）都可以用来分配动态内存空间，但两者稍有区别。

    malloc（）函数有一个参数，即要分配的内存空间的大小：

    Void *malloc（size_t size）；

    calloc（）函数有两个参数，分别为元素的数目和每个元素的大小，这两个参数的乘积就是要分配的内存空间的大小：

    void*calloc（size_t numElements，size_t sizeOfElement）；

    如果调用成功，函数malloc（）和calloc（）都将返回所分配的内存空间的首地址。

    malloc（） 函数和calloc（）函数的主要区别是前者不能初始化所分配的内存空间，而后者能。如果由malloc（）函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中 的每一位可能都是0；反之，如果这部分内存空间曾经被分配、释放和重新分配，则其中可能遗留各种各样的数据。也就是说，使用malloc（）函数的程序开 始时（内存空间还没有被重新分配）能正常运行，但经过一段时间后（内存空间已被重新分配）可能会出现问题。

    calloc（） 函数会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零，也就是说，如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存，那么这些元素将保证会被初始化为零；如果你是 为指针类型的元素分配内存，那么这些元素通常（但无法保证）会被初始化为空指针；如果你是为实数类型的元素分配内存，那么这些元素可能（只在某些计算机 中）会被初始化为浮点型的零。

    malloc（） 函数和calloc（）函数的另一点区别是calloc（）函数会返回一个由某种对象组成的数组，但malloc（）函数只返回一个对象。为了明确是为一 个数组分配内存空间，有些程序员会选用calloc（）函数。但是，除了是否初始化所分配的内存空间这一点之外，绝大多数程序员认 为以下两种函数调用方式没有区别：

    calloc（numElements ，sizeOfElement）；

    malloc（numElements *sizeOfElement） ；

    需要解释的一点是，理论上（按照ANSIC标准）指针的算术运算只能在一个指定的数组中进行，但是在实践中，即使C编译程序或翻译器遵循这种规定，许多C 程序还是冲破了这种限制。因此，尽管malloc（）函数并不能返回一个数组，它所分配的内存空间仍然能供一个数组使用（对realloc（）函数来说同 样如此，尽管它也不能返回一个数组）。

    总之，当你在calloc（）函数和malloc（）函数之间作选择时，你只需考虑是否要初始化所分配的内存空间，而不用考虑函数是否能返回一个数组。

    当程序运行过程中malloc了，但是没有free的话，会造成内存泄漏。一部分的内存没有被使用，但是由于没有free，因此系统认为这部分内存还在使用，造成不断的向系统申请内存，是的系统可用内存不断减少。但是，内存泄漏仅仅指程序在运行时，程序退出时，OS将回收所有的资源。因此，适当的重起一下程序，有时候还是有点作用。

    //方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8

    //的地址上，它占用8个字节。

    int type；//下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof（int）=4的倍

    //数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存

    //放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。

    }；//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构

    //的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof

    //（double）=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为

    //sizeof（double）=8的倍数

    所以该结构总的大小为：sizeof（MyStruc）为1+7+8+4+4=24.其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

    二、malloc（）与 alloc（）

    C语言跟内存分配方式

    （1） 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

    （2） 在栈上创建。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。

    （3）从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多

    C语言跟内存申请相关的函数主要有 alloca，calloc，malloc，free，realloc，sbrk等。

    其中alloca是向栈申请内存，因此无需释放。 malloc分配的内存是位于堆中的，并且没有初始化内存的内容，因此基本上malloc之后，调用函数memset来初始化这部分的内存空间。

    calloc则将初始化这部分的内存，设置为0. 而realloc则对malloc申请的内存进行大小的调整。申请的内存最终需要通过函数free来释放。 而sbrk则是增加数据段的大小；

    malloc/calloc/free基本上都是C函数库实现的，跟OS无关。C函数库内部通过一定的结构来保存当前有多少可用内存。如果程序malloc的大小超出了库里所留存的空间，那么将首先调用brk系统调用来增加可用空间，然后再分配空间。free时，释放的内存并不立即返回给os，而是保留在内部结构中。 可以打个比方： brk类似于批发，一次性的向OS申请大的内存，而malloc等函数则类似于零售，满足程序运行时的要求。这套机制类似于缓冲。