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C语言学习推荐笔记

Posted on 2011-03-11 16:28  teiller2008  阅读(247)  评论(0编辑  收藏  举报

    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

    //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。

    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。

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