前言

前提:

内存有基本的认识
内存函数基本的了解

如果你对内存与内存函数太不清楚可以看:动态内存管理

目标:

为什么要用动态内存？
内存的布局
free只有一个参数，怎么将内存函数在堆上开辟的空间进行释放?

一.动态内存

1.动态内存的用处

int main()
{
    
    
	char arr[1024*1024]={
    
    0};
	return 0;
}

结果:
代码异常退出
在这里插入图片描述
当我们在栈上开辟1MB的大小的空间时超出了堆栈的大小。

注意:
堆栈==栈
堆栈!=堆
本文的堆是程序的空间，而在数据结构中，堆是一种完全二叉树的非线性结构！

结论:

栈的空间很小，大约为1MB。
堆的空间很大,大约为2GB
因此:动态内存,是为了满足更大数据的需求！

为什么要用动态内存？

2.内存的布局

在这里插入图片描述

这里的储存空间并不是内存！而是进程虚拟地址空间！
补充:具体涉及到操作系统的知识,只需了解即可！

简单证明内存布局

这里只证明除去代码区之外的部分。

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
int g_val;//初始化的全局变量
int g_val_1 = 0;//未初始化的全局变量
int main()
{
    
    

	int a = 0;//栈区的变量
	int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 20);//将堆区的地址赋值给arr
	char* str = "abcdef";//将字符常量区的地址赋值跟str
	
	printf("字符常量区:            %p\n", str);
	printf("初始化的全局变的内存:  %p\n", &g_val_1);
	printf("未初始化全局变量的内存:%p\n", &g_val);
	printf("堆区:                  %p\n", arr);
	printf("栈区:                  %p\n", &a);

	free(arr);
	arr = NULL;
	return 0;
}

方法:假设法证明
结论成立:从字符常量区的变量的地址到栈区的地址呈现增大趋势

结果:
在这里插入图片描述
结论:假设成立,结论成立！

栈向下生长的证明

同理

只需证明: 不断开辟变量，地址呈现减小的趋势

#include<stdio.h>

int main()
{
    
    
	
	int a = 0;
	int b = 0;
	int c = 0;
	int d = 0;
	printf("a:%p\n", &a);
	printf("b:%p\n", &b);
	printf("c:%p\n", &c);
	printf("d:%p\n", &d);

	return 0;
}

结果:
在这里插入图片描述
结论:假设成立,结论成立！

堆向上增长的证明

同理

只需证明: 不断开辟变量，地址呈现增大的趋势
注意：这里开辟的空间要尽可能大。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    
    
	int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * 1024);
	int* b = (int*)malloc(sizeof(int) * 1024);
	int* c = (int*)malloc(sizeof(int) * 1024);
	int* d = (int*)malloc(sizeof(int) * 1024);

	printf("%p\n", a);
	printf("%p\n", b);
	printf("%p\n", c);
	printf("%p\n", d);

	free(a);
	free(b);
	free(c);
	free(d);

	a = NULL;
	b = NULL;
	c = NULL;
	d = NULL;

	return 0;
}

结果:
在这里插入图片描述
结论:假设成立,结论成立！

3.malloc与free进一步理解

疑问产生：

free只有一个参数怎么准确的释放目标空间？
malloc只开辟了我们想要的空间吗?

为了解决这两个问题，那我们调试走起！

调试代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    
    

	char* arr = (char*)malloc(sizeof(char) * 10);
	if (arr == NULL)
	{
    
    
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		arr[i] = i;
	}
	free(arr);
	arr = NULL;
	return 0;
}