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C語言學習筆記整理

編輯:關於C語言

一.sizeof()

1.sizeof的使用:sizeof操作符以字節形式給出了其操作數的存儲大小.

sizeof操作符不能用於函數類型,不完全類型或位字段。不完全類型指具有未知存儲大小的數據類型,如未知存儲大小的數組類型、未知內容的結構或聯合類型、void類型等。

2.sizeof的結果:sizeof操作符的結果類型是size_t,它在頭文件中typedef為unsigned int類型。該類型保證能容納實現所建立的最大對象的字節大小。

int、unsigned int 、short int、unsigned short 、long int 、unsigned long 、float、double、long double類型的sizeof 在ANSI C中沒有具體規定,大小依賴於實現,一般可能分別為2、2、2、2、4、4、4、8、10。

當操作數是指針時,sizeof依賴於編譯器。near類指針字節數為2,far、huge類指針字節數為4。一般Unix的指針字節數為4。

當操作數具有數組類型時,其結果是數組的總字節數,聯合類型操作數的sizeof是其最大字節成員的字節數。

結構類型操作數的sizeof是這種類型對象的總字節數,包括任何墊補在內.

如果操作數是函數中的數組形參或函數類型的形參,sizeof給出其指針的大小。

struct MyStruct

{

char dda;//偏移量為0,滿足對齊方式,dda占用1個字節;

double dda1;//下一個可用的地址的偏移量為1,不是sizeof(double)=8

//的倍數,需要補足7個字節才能使偏移量變為8(滿足對齊

//方式),因此VC自動填充7個字節,dda1存放在偏移量為8

//的地址上,它占用8個字節。

int type;//下一個可用的地址的偏移量為16,是sizeof(int)=4的倍

//數,滿足int的對齊方式,所以不需要VC自動填充,type存

//放在偏移量為16的地址上,它占用4個字節。

};//所有成員變量都分配了空間,空間總的大小為1+7+8+4=20,不是結構

//的節邊界數(即結構中占用最大空間的類型所占用的字節數sizeof

//(double)=8)的倍數,所以需要填充4個字節,以滿足結構的大小為

//sizeof(double)=8的倍數

所以該結構總的大小為:sizeof(MyStruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個字節是VC自動填充的,沒有放任何有意義的東西.

二.malloc()與 alloc()

C語言跟內存分配方式

(1) 從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好,這塊內存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量,static變量。

(2) 在棧上創建。在執行函數時,函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建,函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的內存容量有限。

(3)從堆上分配,亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內存,程序員自己負責在何時用free或delete釋放內存。動態內存的生存期由我們決定,使用非常靈活,但問題也最多

C語言跟內存申請相關的函數主要有 alloca,calloc,malloc,free,realloc,sbrk等.

其中alloca是向棧申請內存,因此無需釋放. malloc分配的內存是位於堆中的,並且沒有初始化內存的內容,因此基本上malloc之後,調用函數memset來初始化這部分的內存空間.

calloc則將初始化這部分的內存,設置為0. 而realloc則對malloc申請的內存進行大小的調整.申請的內存最終需要通過函數free來釋放. 而sbrk則是增加數據段的大小;

malloc/calloc/free基本上都是C函數庫實現的,跟OS無關.C函數庫內部通過一定的結構來保存當前有多少可用內存.如果程序malloc的大小超出了庫裡所留存的空間,那麼將首先調用brk系統調用來增加可用空間,然後再分配空間.free時,釋放的內存並不立即返回給os,而是保留在內部結構中. 可以打個比方: brk類似於批發,一次性的向OS申請大的內存,而malloc等函數則類似於零售,滿足程序運行時的要求.這套機制類似於緩沖.

使用這套機制的原因: 系統調用不能支持任意大小的內存分配(有的系統調用只支持固定大小以及其倍數的內存申請,這樣的話,對於小內存的分配會造成浪費; 系統調用申請內存代價昂貴,涉及到用戶態和核心態的轉換. 函數malloc()和calloc()都可以用來分配動態內存空間,但兩者稍有區別。

malloc()函數有一個參數,即要分配的內存空間的大小:

Void *malloc(size_t size);

calloc()函數有兩個參數,分別為元素的數目和每個元素的大小,這兩個參數的乘積就是要分配的內存空間的大小:

void*calloc(size_t numElements,size_t sizeOfElement);

如果調用成功,函數malloc()和calloc()都將返回所分配的內存空間的首地址。

malloc() 函數和calloc()函數的主要區別是前者不能初始化所分配的內存空間,而後者能。如果由malloc()函數分配的內存空間原來沒有被使用過,則其中 的每一位可能都是0;反之,如果這部分內存空間曾經被分配、釋放和重新分配,則其中可能遺留各種各樣的數據。也就是說,使用malloc()函數的程序開 始時(內存空間還沒有被重新分配)能正常運行,但經過一段時間後(內存空間已被重新分配)可能會出現問題。

calloc() 函數會將所分配的內存空間中的每一位都初始化為零,也就是說,如果你是為字符類型或整數類型的元素分配內存,那麼這些元素將保證會被初始化為零;如果你是 為指針類型的元素分配內存,那麼這些元素通常(但無法保證)會被初始化為空指針;如果你是為實數類型的元素分配內存,那麼這些元素可能(只在某些計算機 中)會被初始化為浮點型的零。

malloc() 函數和calloc()函數的另一點區別是calloc()函數會返回一個由某種對象組成的數組,但malloc()函數只返回一個對象。為了明確是為一 個數組分配內存空間,有些程序員會選用calloc()函數。但是,除了是否初始化所分配的內存空間這一點之外,絕大多數程序員認 為以下兩種函數調用方式沒有區別:

calloc(numElements ,sizeOfElement);

malloc(numElements *sizeOfElement) ;

需要解釋的一點是,理論上(按照ANSIC標准)指針的算術運算只能在一個指定的數組中進行,但是在實踐中,即使C編譯程序或翻譯器遵循這種規定,許多C 程序還是沖破了這種限制。因此,盡管malloc()函數並不能返回一個數組,它所分配的內存空間仍然能供一個數組使用(對realloc()函數來說同 樣如此,盡管它也不能返回一個數組)。

總之,當你在calloc()函數和malloc()函數之間作選擇時,你只需考慮是否要初始化所分配的內存空間,而不用考慮函數是否能返回一個數組。

當程序運行過程中malloc了,但是沒有free的話,會造成內存洩漏.一部分的內存沒有被使用,但是由於沒有free,因此系統認為這部分內存還在使用,造成不斷的向系統申請內存,是的系統可用內存不斷減少.但是,內存洩漏僅僅指程序在運行時,程序退出時,OS將回收所有的資源.因此,適當的重起一下程序,有時候還是有點作用.

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