APS105预习 - 04

前言

第四天！这章过后APS105也算是过半了

Chapter 8 Dynamic Memory Allocation 动态内存分配

浅浅recap一下Ch 7的内容，数组的大小是不可以改变的。可是如果我就是一身反骨，想要一个动态大小的数组呢？没错，动态内存分配有助于动态改变我们所使用的数组的大小

8.1 什么是动态内存分配

计算机内存管理基础

当一个程序运行的时候，占用的内存空间会被分成4个段

• 程序代码
• 程序的常量和全局变量
• 程序中动态分配的内存， 称为堆（Heap）
• 函数的局部变量，称为栈（Stack）

正如上图所示，堆栈之间并没有明确的分界线，如果说程序的堆栈耗尽，就无法创建或调用其他函数。

冷知识：不断的递归调用会Stack Overflow

堆上动态分配内存

堆上动态分配内存主要使用以下函数

void *malloc(size_t size);

该函数接受一个size函数，表示分配的字节数。返回指向堆中分配的数组第一个字节的指针

例如，要动态分配5个元素到一个int数组中

int* myArray = (int*) malloc(5*sizeof(int));

当malloc函数无法在堆中分配内存的时候，会返回NULL，所以在使用其返回值前，请先检查是否为NULL

内存泄露

如果数组是在一个函数中动态分配的，函数执行结束后（该数组超出其作用域后），数组会依然存储于堆中。可是，此时保存其第一个元素地址的指针也会超出其作用域。所以，在函数返回值之前，一定一定要记得释放分配的内存

以下是一个典型的内存泄露程序：

#include <stdlib.h>

double getAverage(int);

int main(void) {
  int size;
  printf("Enter size of array:");
  scanf("%d", &size);
  double avg = getAverage(size);
  printf("Average is %.2lf\n", avg);
  return 0;
}

double getAverage(int size) {
  int* myArray = (int*)malloc(size * sizeof(int));
  
  printf("Enter grades:");
  for (int index = 0; index < size; index++) {
    scanf("%d", &myArray[index]);
  }
  int sum = 0;
  for (int index = 0; index < size; index++) {
    sum += myArray[index];
  }
  return (double)sum / size;

在第 26 行，我们最终将平均值返回给 main 。当我们返回到 main 时，包括 myArray 在内的所有局部变量都将从栈中消失。然而，动态分配的内存仍然存在于堆中。由于我们失去了保存第一个元素地址的变量，因此无法再访问这个数组。我们确实没有任何办法可以接触到这块动态分配的内存空间。这种现象被称为内存泄漏，即我们失去了对一个为变量/数组保留的内存空间的访问权限。

释放内存

做事情得善始善终，分配的内存得及时释放

释放内存主要使用以下函数：

void free(void *pointer);

该函数接受一个指针*pointer，指向你想要释放的动态分配内存的第一个元素的地址。注意，及时我们使用free()将内存清空后，*pointer依旧存储着一个已经被释放的内存地址，所以，此时的最佳实践是在内存释放后将*pointer设置为NULL以防止未定义的访存行为