从栈的分配例子来看malloc分配内存的问题

时间：2020-12-04 02:23:42

注意1与5点;

1、Linux内核管理内存空间的分配，所有程序对内存空间的申请和其他操作，最终都会交给内核来管理。

2、linux实现的是“虚拟内存系统”，对用户而言，所有内存都是虚拟的，也就是说程序并不是直接运行在物理内存上，而是运行在虚拟内存上，然后由虚拟内存转换到物理内存。

3、linux将所有的内存都以页为单位进行划分，通常每一页是4KB；

4、在对虚拟内存地址到物理内存地址进行转换时，内核会对地址的正确性进行检查，如果地址是合法的，内核就会提供对应的物理内存分页；如果是申请内存空间，内核就会检查空余的物理内存分页，并加以分配，如果物理内存空间不足，内核会拒绝此次申请；

5、使用malloc分配的内存空间在虚拟地址空间上是连续的，但是转换到物理内存空间上有可能是不连续的，因为有可能相邻的两个字节是在不同的物理分页上；


我们来看下面一个例子：

#define STACK_INIT_SIZE 100
#define STACKINCREMENT  10
  
//栈的基本结构
typedef struct{
      SElemType *base;                  //栈底  base=NULL时，表明栈结构不存在
      SElemType *top;                   //栈顶  top=base时，表明栈为空
      int stacksize;
}SqStack;  

//构造一个空栈S
Status InitStack(SqStack &S)
{
   S.base=(SElemtype *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
   if(!S.base) exit();
   S.top=S.base;
   S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;     
   return OK;
}

//插入元素e为新的栈顶元素
Status Push(SqStack &S,SElemType e)
{
   if(S.top-S.base>=S.stacksize)
   {
       S.base=(SElemType *)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));
       if(!S.base) exit();
       S.top=S.base+S.stacksize;                //由于realloc可能不在原malloc分配的起始地址开始，
                                                //可能从另一足够大分区开始重新分配内存,所以必须更新top;
       S.stacksize+=STACKINCREMENT;
   }
   *S.top++=e;              <span style="color:#ff0000;"> //正是由于以上1与5原因，每一次++操作代表下一个栈顶元素（虚拟内存分配连续）
                             //同时注意分配的内存块是包含很多个基本单元（SElemType）,所以++操作要注意该地址对应的数据类型 </span>                 
   return OK;
}


附注：realloc函数

语法

指针名=（数据类型*）realloc（要改变内存大小的指针名，新的大小）。
新的大小可大可小（但是要注意，如果新的大小小于原内存大小，可能会导致数据丢失，慎用！）

头文件

#include <stdlib.h> 有些编译器需要#include <malloc.h>，在TC2.0中可以使用alloc.h头文件

功能

先判断当前的指针是否有足够的连续空间 ，如果有，扩大mem_address指向的地址，并且将mem_address返回，如果空间不够，先按照newsize指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来mem_address所指内存区域（注意：原来指针是自动释放，不需要使用free），同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。

返回值

如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。

注意

当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。


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