14：內(nèi)存管理

14.1：內(nèi)存分類與尋址

14.1.1：內(nèi)存分類

在C程序中，能存放數(shù)據(jù)的地方包括：

1. 靜態(tài)區(qū)：存儲全局變量却特，靜態(tài)局部變量以及常量字符串扶供；常量字符串存儲在.rdata；初始化的全部變量核偿、初始化的全局靜態(tài)變量及初始化的靜態(tài)局部變量存儲在.data诚欠；未初始化的全部變量顽染、未始化的全局靜態(tài)變量及未初始化的全局靜態(tài)變量存放在.bss
2. 棧：存儲函數(shù)內(nèi)的局部變量
3. 堆：存儲通過malloc()函數(shù)分配的變量

代碼區(qū)(code)：.text 代碼段漾岳，這個存放代碼的尼荆，用匯編角度來看就是指令唧垦。

image.png

14.1.2：堆棧區(qū)別

14.1.3：內(nèi)存地址分類和尋址模式

程序的內(nèi)存尋址是一個重要的概念涂邀。

內(nèi)存地址可以分為邏輯地址，線性地址和物理地址

從邏輯地址到物理地址的翻譯過程叫尋址。x86體系結(jié)構(gòu)下唆阿，使用最多的內(nèi)存尋址模型主要有2種：

1. 實模式分段模型(real mode segment model)
2. 保護模式平坦模型(protected mode flat model)

介紹內(nèi)存尋址模型首先要了解內(nèi)存的尋址模式

保護模式虛擬地址到物理地址尋址

邏輯地址=》線性地址(32位或者64位系統(tǒng)(64位太大，一般用44绸栅、48位))==》物理地址

如：x64中使用低48位页屠，每級頁表占9位，共4級风纠，縮寫分為PML4竹观，PDP潜索，PD，PT

x86二級尋址

x86二級尋址.png

x64四級尋址

x64四級尋址.png

14.2：內(nèi)存分配

內(nèi)存分配，分為兩種：

1. 在棧上分配內(nèi)存由驹；
2. 在堆上分配；

14.2.1：棧上分配

在函數(shù)內(nèi)部定義局部變量并炮，就是在棧上分配內(nèi)存甥郑。占內(nèi)存大小是有限制的澜搅，不能超過棧的大小伍俘，否則會造成棧的溢出。棧上分配的內(nèi)存系統(tǒng)會在函數(shù)運行結(jié)束后自動回收癌瘾。

void func() {
    int Number[1024]={0};//Number數(shù)組從棧上分配內(nèi)存
}

Windows在應(yīng)用層的棧大小為1M饵溅，而Linux在應(yīng)用層的大小為10M。

14.2.2：堆上分配

堆上的內(nèi)存：malloc()函數(shù)分配的內(nèi)存冠句；free()函數(shù)釋放內(nèi)存；系統(tǒng)不會自動回收懦底，需開發(fā)者手動釋放罕扎；free之后一定置NULL。

int *p=(int *)malloc(10*sizeof(int));
free(p);

//當(dāng)調(diào)用free()把p所指堆上的內(nèi)存釋放（回收）之后拱层，p指向了一個無效內(nèi)存地址宴咧，成為了野指針掺栅，所以需要重新將p置為NULL纳猪，如下：
p=NULL;

14.2.2.1：malloc/calloc/realloc

void *malloc(unsigned int num_bytes);
void *calloc(size_t n, size_t size);//元素格式，長度
void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);

/*
malloc：分配內(nèi)存沙绝，空間不初始化為零鼠锈；失敗返回NULL，成功返回內(nèi)存地址粗悯，內(nèi)存中位垃圾值同欠，需要清零free
calloc:在內(nèi)存的動態(tài)存儲區(qū)中分配n個長度為size的連續(xù)空間铺遂，函數(shù)返回一個指向分配起始地址的指針，內(nèi)存空間初始化為0.
realloc：先判斷當(dāng)前的指針是否有足夠的連續(xù)空間撤逢，如果有，擴大mem_address指向的地址泉沾，并且將mem_address返回妇押，如果空間不夠，先按照newsize指定的大小分配空間俊马，將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域梆掸，而后釋放原來mem_address所指內(nèi)存區(qū)域（注意：原來指針是自動釋放，不需要使用free），同時返回新分配的內(nèi)存區(qū)域的首地址夫偶。即重新分配存儲器塊的地址界睁。

14.2.3：靜態(tài)區(qū)分配

靜態(tài)區(qū)分配：全局變量或者靜態(tài)局部變量的內(nèi)存空間

//定義如下的全局變量：
int g_iNumber[1024]={0};
//則g_iNumber就是在靜態(tài)區(qū)獲取內(nèi)存。靜態(tài)區(qū)獲取的內(nèi)存不需要自己釋放翻斟，系統(tǒng)會在程序退出的時候自動回收说铃。

14.3：內(nèi)存泄露與檢測

內(nèi)存泄露：從堆上分配內(nèi)存，如果不注意釋放债热，就會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏

1. malloc/free;new/delete要配對出現(xiàn)衙解；寫完分配馬上寫釋放。
2. goto語句防止內(nèi)存泄露
3. 誰分配誰釋放舌剂，不要分離

goto語句防止內(nèi)存泄露

NTSTATUS QueryObjectName(HANDLE h) {
     int ret;
     NTSTATUS st;
     char *str = "Hello, how are u?";
     char *pstr = (char *)malloc(256);
     
     if (pstr == NULL) {
         printf("No more memory\n");
         goto Error;
     }

     strncpy(pstr, str, strlen(str));
     pstr[strlen(str)] = '\0';
     char *namebuf = (char *)malloc(1024);

     if (buf == NULL) {
         printf("No more memory\n");
         goto Error;
     }

     st = NtQueryObject(h, FileNameInformation, namebuf, ret, NULL);

     if (!NT_SUCCESS(st)) {
         printf("No more memory\n");
           goto Error;
     }

Error:
     //發(fā)生錯誤后霍转，統(tǒng)一處理內(nèi)存釋放問題
     if (buf) {
          free(buf);
     }

     if (pstr) {
          free(pstr);
     }

     return st;
}

誰分配誰釋放避消，不要分離

char *func() {
    char *p = malloc(128);

    return p
}

void func1() {
    char *p = malloc(128);
    free(p);
    p = NULL;
    
    return;
}