關於C語言的malloc函數以及記憶體流失的問題

malloc函數

malloc函數的原型：

（void *）malloc（int size）

 malloc函數的傳回值是一個void類型的指標，參數為int類型的資料，即申請分配的記憶體大小，單位是位元組。記憶體配置成功之後，malloc函數返回這塊記憶體的首地址，你需要一個指標來接受這個地址。但是由於函數的傳回值是void *類型，所以必須強制轉換成你所接收的類型。也就是說這塊記憶體將來要用來儲存什麼類型的資料，比如 char *p = (char *)malloc(100);

在堆上分配了100個位元組的記憶體，返回這塊記憶體的首地址，把地址強制轉換成char *類型後，賦給char *類型的指標變數p;同時告訴我們這塊記憶體將用來儲存char類型的資料。也就是說你只能通過指標變數p來操作這塊記憶體。這塊記憶體本身沒有名字，對它的訪問是匿名訪問

使用malloc函數同樣要注意這點：如果所申請的記憶體塊大於目前堆上剩餘的記憶體塊（整塊），則記憶體配置就會失敗，函數函數NULL。注意這裡說的是“堆上剩餘記憶體塊”不是所有剩餘記憶體塊之和，因為malloc函數申請的是連續的一塊記憶體。既然malloc函數申請記憶體又不成功的可能，那我們在使用指向這塊記憶體的指標時，必須用if( NULL != p)語句上來驗證記憶體配置確實成功了。

記憶體流失

在C語言程式設計中，記憶體流失幾乎是很難避免的，C程式產生泄漏記憶體，則運行速度會逐漸層慢，並最終停止運行；如果產生覆蓋記憶體，程式會變得非常脆弱，很容易受到惡意使用者的攻擊。記憶體流失是一種隱性危害，它們很難被發現，通常不能在相應的原始碼中找到錯誤，需要仔細分析與專門的偵查工具才能發現。

（1）記憶體流失的定義

通常我們所說的記憶體流失，是指分配出去的記憶體在使用之後沒有釋放掉，沒有回收，長此以往，會造成沒有足夠的記憶體可以分配。一般表現為已耗用時間越長，佔用的記憶體越多，最終導致系統奔潰。一般的記憶體流失是指堆記憶體的泄漏。堆記憶體是指程式從堆中分配的，大小任意的（記憶體塊的大小可以在程式運行期決定），使用完後必須顯式釋放的記憶體。應用程式一般使用malloc，realloc，new等函數從堆中分配到一塊記憶體，使用完後，程式必須負責相應的調用free或delete釋放該記憶體塊，否則，這塊記憶體就不能被再次使用，我們就說這塊記憶體流失了。

（2）記憶體流失的原因

2.1 C語言記憶體配置情況 
　　在C語言中，根據資料在記憶體中存在的時間（生存周期）不同，將記憶體空間分為三個區：

1）程式區：用於儲存程式的代碼，即程式的二進位代碼。

2）靜態儲存區：用於儲存全域變數和靜態變數，這些變數的空間在程式編譯時間就已經分配好了。

3）動態儲存裝置區：用於在程式執行時分配的記憶體，又分為：堆區（heap）和棧區（stack）。堆區:用於動態記憶體 分配，程式運行時由記憶體配置函數在堆上分配記憶體。在C語言中，只能使用指標才能動態分配記憶體。棧區:在 函數執行時，函數內部的局部變數和函數參數的儲存單元的記憶體地區，函數運行結束時，這些記憶體地區會自動釋 放。 
　　2.2 C語言動態記憶體分配 
　　在C語言中用記憶體配置函數來實現記憶體的動態分配，這些函數有：malloc()和realloc()等函數。malloc():使用這個 函數時需要包含標頭檔。使用該函數需要指定要分配的記憶體位元組數作為參數，例如： 
　　int *pNumber=（int *） malloc（100） 
　　這條語句分配了100個位元組的記憶體，並把這個記憶體塊的地址賦給pNumber，這個記憶體塊可以儲存最大25個int值， 每個int佔4個位元組。如果不能分配請求的記憶體，malloc（）會返回一個null指標。 
　　2.3 釋放動態分配的記憶體 
　　堆上分配的記憶體會在整個應用程式結束之後，由作業系統負責回收，但最好是在使用完這些記憶體後立即釋放。如 果不釋放，會引起記憶體流失，極大佔用系統資源，可能會產生各種未知的錯誤。所以，必須使用free（）函數釋 放記憶體，參數是記憶體位址（指標），例如：free（pNumber），依上例。 

（3）記憶體流失避免的方法 

3.1正確使用malloc函數分配記憶體 
　　malloc是一個函數，專門用來從堆上分配記憶體。使用malloc函數需要幾個要求：記憶體配置給誰。分配多大記憶體。 是否還有足夠記憶體配置。 記憶體將用來儲存什麼格式的資料。分配好的記憶體在哪裡。 如果這5點都確定，那記憶體就 能分配。下面看看malloc的原型：（void *）malloc（int size） 
　　malloc函數的傳回值是一個void類型的指標，參數為int類型的資料，即申請分配的記憶體大小，單位是位元組。記憶體 分配成功之後，malloc函數返回這塊記憶體的首地址，你需要一個指標來接受這個地址。也就是說這塊記憶體將來要 用來儲存什麼類型的資料，如： 
　　char *p = （char *）malloc（100） 
　　在堆記憶體配置了100個位元組的記憶體，返回這塊記憶體的首地址，把地址強制轉換成char *類型後賦給char *類型的指 針變數p；同時告訴我們這塊記憶體將用來儲存char類型的資料。你只能通過指標變數p來操作這塊記憶體，這塊記憶體 本身沒有名字，對它的訪問是匿名訪問。但是，不一定每次malloc函數都能成功分配到記憶體。既然malloc函數申 請記憶體存在不成功的可能，那我們在使用指向這塊記憶體的指標時，必須用if（ NULL 。= p）語句上來驗證記憶體分 配確實成功了。 

　　3.2 正確使用free函數釋放記憶體 
　　既然有分配，那就必須有釋放，不然的話，有限的記憶體就會用光，而沒有釋放的記憶體卻佔用空間，與malloc對應 的就是free函數了。free函數只有一個參數，就是所要釋放的記憶體塊的首地址（指標）。按上例，則 為:free(p).free函數其實它就做了一件事：斬斷指標變數和這塊記憶體的對應關係。free函數就是把這塊記憶體和p 之間的關係斬斷；p本身的值並沒有改變或者消失，即指標變數p本身儲存的地址並沒有改變，那塊被釋放的記憶體 裡面儲存的值也沒有改變。這就是free函數的功能，一個malloc對應一個free，是一夫一妻制。在使用free（p） 函數記憶體釋放後，指標變數p本身儲存的地址並沒有改變，那我們必須需重新把p的值變為NULL：p = NULL。如 果沒有把該指標置NULL，這個指標就成為了“懸null 指標”，這是很危險的，且也是經常出錯的地方。