一、malloc()和free()的基本概念以及基本用法使用malloc的情况首先说明一下由malloc动态申请的内存空间是堆式的内存空间。 而静态的内存的空间是栈式的。有关堆栈的知识请参考其他相关资料。1. 大容量内存需求a) 网上说当我们需要的内存空间超过0.5兆的时候最好使用动态内存也就是利用malloc来申请内存空间。可以这么认为如果内存过大就会不易管理而malloc可以说事一个专业的内存管理者但静态的则可以当成是一个业余的。毕竟术业有专攻。2. 不确定内存需求a) 当我们需要的内存空间大小连我们自己也不知道的时候。为了不使内存空间的浪费。我们需要用到malloc函数。可以这样理解如果说静态的内存空间是一个铁盒子的话那么动态内存空间就可以看作是可伸缩的袋子它的容量可以根据你所装物体的体积不同而定制。当然我们也可以利用静态内存这样会有两种可能出现的结果一是你所申请的空间不够用程序异常。二是申请的内存过大浪费。1、函数原型及说明void *malloc(long NumBytes)该函数分配了NumBytes个字节并返回了指向这块内存的指针。如果分配失败则返回一个空指针NULL。关于分配失败的原因应该有多种比如说空间不足就是一种。void free(void *FirstByte) 该函数是将之前用malloc分配的空间还给程序或者是操作系统也就是释放了这块内存让它重新得到自由。2、函数的用法其实这两个函数用起来倒不是很难也就是malloc()之后觉得用够了就甩了它把它给free()了举个简单例子// Code...char *Ptr NULL;Ptr (char *)malloc(100 * sizeof(char));if (NULL Ptr)exit (1);gets(Ptr);// code...free(Ptr);Ptr NULL;// code...就是这样当然具体情况要具体分析以及具体解决。比如说你定义了一个指针在一个函数里申请了一块内存然后通过函数返回传递给这个指针那么也许释放这块内存这项工作就应该留给其他函数了。3、关于函数使用需要注意的一些地方A、申请了内存空间后必须检查是否分配成功。B、当不需要再使用申请的内存时记得释放释放后应该把指向这块内存的指针指向NULL防止程序后面不小心使用了它。C、这两个函数应该是配对。如果申请后不释放就是内存泄露如果无故释放那就是什么也没有做。释放只能一次如果释放两次及两次以上会出现错误释放空指针例外释放空指针其实也等于啥也没做所以释放空指针释放多少次都没有问题。D、虽然malloc()函数的类型是(void *),任何类型的指针都可以转换成(void *),但是最好还是在前面进行强制类型转换因为这样可以躲过一些编译器的检查。二、malloc()到底从哪里得来了内存空间1、malloc()到底从哪里得到了内存空间答案是从堆里面获得空间。也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时就会遍历该链表然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点然后就将该结点从空闲结点链表中删除并将该结点的空间分配给程序。就是这样说到这里不得不另外插入一个小话题相信大家也知道是什么话题了。什么是堆说到堆又忍不住说到了栈什么是栈下面就另外开个小部分专门而又简单地说一下这个题外话2、什么是堆堆是大家共有的空间分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程 初始化的时候分配运行过程中也可以向系统要额外的堆但是记得用完了要还给操作系统要不然就是内存泄漏。什么是栈栈是线程独有的保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化每个线程的栈互相独立。每个函数都有自己的栈栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈就是切换SS/ESP寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。以上的概念描述是标准的描述不过有个别语句被我删除不知道因为这样而变得不标准了^_^.通过上面对概念的描述可以知道栈是由编译器自动分配释放存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。堆一般由程序员分配释放若不释放程序结束时可能由OS回收。注意这里说是可能并非一定。所以我想再强调一次记得要释放注意它与数据结构中的堆是两回事分配方式倒是类似于链表。这点我上面稍微提过所以举个例子如果你在函数上面定义了一个指针变量然后在这个函数里申请了一块内存让指针指向它。实际上这个指针的地址是在栈上但是它所指向的内容却是在堆上面的这一点要注意所以再想想在一个函数里申请了空间后比如说下面这个函数// code...void Function(void)char *p (char *)malloc(100 * sizeof(char));就这个例子千万不要认为函数返回函数所在的栈被销毁指针也跟着销毁申请的内存也就一样跟着销毁了这绝对是错误的因为申请的内存在堆上而函数所在的栈被销毁跟堆完全没有啥关系。所以还是那句话记得释放3、free()到底释放了什么这个问题比较简单其实我是想和第二大部分的题目相呼应而已哈哈free()释放的是指针指向的内存注意释放的是内存不是指针这点非常非常重要指针是一个变量只有程序结束时才被销毁。释放了内存空间后原来指向这块空间的指针还是存在只不过现在指针指向的内容的垃圾是未定义的所以说是垃圾。因此前面我已经说过了释放内存后把指针指向NULL防止指针在后面不小心又被解引用了。非常重要啊这一点好了这个“题外话”终于说完了。就这么简单说一次知道个大概就可以了下面就进入第三个部分三、malloc()以及free()的机制这个部分我今天才有了新的认识而且是转折性的认识所以这部分可能会有更多一些认识上的错误不对的地方请大家帮忙指出事实上仔细看一下free()的函数原型也许也会发现似乎很神奇free()函数非常简单只有一个参数只要把指向申请空间的指针传递给free()中的参数就可以完成释放工作这里要追踪到malloc()的申请问题了。申请的时候实际上占用的内存要比申请的大。因为超出的空间是用来记录对这块内存的管理信息。先看一下在《UNIX环境高级编程》中第七章的一段话大多数实现所分配的存储空间比所要求的要稍大一些额外的空间用来记录管理信息——分配块的长度指向下一个分配块的指针等等。这就意味着如果写过一个已分配区的尾端则会改写后一块的管理信息。这种类型的错误是灾难性的但是因为这种错误不会很快就暴露出来所以也就很难发现。将指向分配块的指针向后移动也可能会改写本块的管理信息。以上这段话已经给了我们一些信息了。malloc()申请的空间实际我觉得就是分了两个不同性质的空间。一个就是用来记录管理信息的空间另外一个就是可用空间了。而用来记录管理信息的实际上是一个结构体。在C语言中用结构体来记录同一个对象的不同信息是天经地义的事下面看看这个结构体的原型struct mem_control_block {int is_available; //这是一个标记int size; //这是实际空间的大小};对于size,这个是实际空间大小。这里其实我有个疑问is_available是否是一个标记因为我看了free()的源代码之后对这个变量感觉有点纳闷源代码在下面分析。这里还请大家指出所以free()就是根据这个结构体的信息来释放malloc()申请的空间而结构体的两个成员的大小我想应该是操作系统的事了。但是这里有一个问题malloc()申请空间后返回一个指针应该是指向第二种空间也就是可用空间不然如果指向管理信息空间的话写入的内容和结构体的类型有可能不一致或者会把管理信息屏蔽掉那就没法释放内存空间了所以会发生错误感觉自己这里说的是废话好了下面看看free()的源代码我自己分析了一下觉得比起malloc()的源代码倒是容易简单很多。只是有个疑问下面指出// code...void free(void *ptr)struct mem_control_block *free;free ptr - sizeof(struct mem_control_block);free-is_available 1;return;看一下函数第二句这句非常重要和关键。其实这句就是把指向可用空间的指针倒回去让它指向管理信息的那块空间因为这里是在值上减去了一个结构体的大小后面那一句free-is_available 1;我有点纳闷我的想法是这里is_available应该只是一个标记而已因为从这个变量的名称上来看is_available 翻译过来就是“是可以用”。不要说我土我觉得变量名字可以反映一个变量的作用特别是严谨的代码。这是源代码所以我觉得绝对是严谨的这个变量的值是1表明是可以用的空间只是这里我想了想如果把它改为0或者是其他值不知道会发生什么事但是有一点我可以肯定就是释放绝对不会那么顺利进行因为这是一个标记当然这里可能还是有人会有疑问为什么这样就可以释放呢我刚才也有这个疑问。后来我想到释放是操作系统的事那么就free()这个源代码来看什么也没有释放对吧但是它确实是确定了管理信息的那块内存的内容。所以free()只是记录了一些信息然后告诉操作系统那块内存可以去释放具体怎么告诉操作系统的我不清楚但我觉得这个已经超出了我这篇文章的讨论范围了。那么我之前有个错误的认识就是认为指向那块内存的指针不管移到那块内存中的哪个位置都可以释放那块内存但是这是大错特错释放是不可以释放一部分的首先这点应该要明白。而且从free()的源代码看ptr只能指向可用空间的首地址不然减去结构体大小之后一定不是指向管理信息空间的首地址。所以要确保指针指向可用空间的首地址不信吗自己可以写一个程序然后移动指向可用空间的指针看程序会有会崩最后可能想到malloc()的源代码看看malloc()到底是怎么分配空间的这里面涉及到很多其他方面的知识