浅谈C内存分配

关于C语言内存方面的话题要真说起来的话那恐怕就没头了，所以本文仅仅是一个浅谈。
关于内存问题不同平台之间有一定的区别。本文所指的平台是x86的Linux平台
用C语言做程序（其实其他语言也一样），不仅要熟悉语法，其实很多相关的背景知识也很重要。在学习和研究C语言中内存分配的问题前，首先要了解一下Linux分配给进程（运行中的程序）的地址空间是什么样的。
总的来说有3个段，即代码段，数据段和堆栈段（学过汇编的朋友一定很熟悉了）。代码段就是存储程序文本的，所以有时候也叫做文本段，指令指针中的指令就是从这里取得。这个段一般是可以被共享的，比如你在Linux开了2个Vi来编辑文本，那么一般来说这两个Vi是共享一个代码段的，但是数据段不同（这点有点类似C++中类的不同对象共享相同成员函数）。数据段是存储数据用的，还可以分成初始化为非零的数据区，BSS，和堆(Heap)三个区域。初始化非零数据区域一般存放静态非零数据和全局的非零数据。BSS是Block Started by Symbol的缩写，原本是汇编语言中的术语。该区域主要存放未初始化的全局数据和静态数据。还有就是堆了，这个区域是给动态分配内存是使用的，也就是用 malloc等函数分配的内存就是在这个区域里的。它的地址是向上增长的。最后一个堆栈段（注意，堆栈是Stack,堆是Heap，不是同一个东西），堆栈可太重要了，这里存放着局部变量和函数参数等数据。例如递归算法就是靠栈实现的。栈的地址是向下增长的。具体如下：
========高地址     =======
程序栈             堆栈段
         向下增长
“空洞”           =======
         向上增长
堆
------             数据段
BSS
------
非零数据
=========低地址    =======
=========          =======
代码               代码段
=========          =======
需要注意的是，代码段和数据段之间有明确的分隔，但是数据段和堆栈段之间没有，而且栈是向下增长，堆是向上增长的，因此理论上来说堆和栈会“增长到一起”，但是操作系统会防止这样的错误发生，所以不用过分担心。
有了以上理论做铺垫，下面就说动态内存的分配。上面说了，动态内存空间是在堆中分配的。实现动态分配的也就是下面几个函数：
stdlib.h ：
void *malloc(size_t size);
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
void *realloc(void *ptr, size_t size);
void free(void *ptr);
一个一个说吧。malloc就是分配一个size大小的内存空间，并且用一个void类型的指针指向这个空间，然后返回这个指针。也就是说，malloc返回了一个指向size大小的空间的void类型的指针，如果要使用这个空间，还得把void*类型转换成一个你需要的类型，比如int*之类。 calloc和malloc基本一样，不同的是有两点，一是calloc分配的空间大小是由nmemb*size决定的，也就是说nmemb是条目个数，而size可以看成是条目的大小，计算总空间任务由calloc去做。二是calloc返回的空间都用0填充，而malloc则不确定内存中会有什么东西。realloc是用来改变已经分配的空间的大小。指针ptr是void类型的，它应该指向一个需要重新分配大小的空间，而size参数则是重新分配之后的整个空间大小，而不是增加的大小。同样，返回的是一个指向新空间的指针。free用来释放由上面3个函数分配的空间，其参数就是指向某空间的指针。