前文我們已經(jīng)說了很多有關(guān) C 語言的語法了。今天我們來講一點不同的理論：堆內(nèi)存（Heap Memory）和棧內(nèi)存（Stack Memory）。

堆內(nèi)存和棧內(nèi)存的定義

堆內(nèi)存和棧內(nèi)存是兩個不同的存儲空間，由于名稱不同，所以它們各自的功能也不同。堆內(nèi)存專門用來管理我們程序使用的大量數(shù)據(jù)信息，當(dāng)程序員不用的時候，可以自己手動釋放掉（具體我們稍后再說）。不過前文我們都沒有用過堆內(nèi)存。

棧內(nèi)存指的是，當(dāng)一個函數(shù)在生成的時候，就會在棧內(nèi)存上分配指定的函數(shù)執(zhí)行信息，以及參數(shù)、變量信息。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢后，這些信息會跟著函數(shù)銷毀而自動銷毀。這些內(nèi)容是程序為我們直接完成的，無需我們手動去搞。舉個例子。

當(dāng)我們調(diào)用 f 函數(shù)時，系統(tǒng)就會為我們自動生成一個函數(shù)棧，分配其中需要用到的 x、z 變量的空間以可以存放它們，然后生成足夠的空間可以讓我們?nèi)?zhí)行這些內(nèi)容。

當(dāng)執(zhí)行完畢整個函數(shù)（調(diào)用返回語句 return z;）后，f 函數(shù)被銷毀，此時，f 函數(shù)棧使用的空間就會被立刻釋放掉，留給其它程序或下一次執(zhí)行某處的時候用，這樣就可以節(jié)約內(nèi)容使用。不然一直占用著，程序的使用內(nèi)存就會越來越大。

當(dāng) f 執(zhí)行完后，里面的變量的內(nèi)存就會一起被釋放，因為這些變量所處的內(nèi)存的地方，就在這個函數(shù)棧里。這就是棧內(nèi)存的方式。C 語言確實也默認所有在函數(shù)內(nèi)定義的默認類型變量都是這樣的生命周期。這些自動化處理的變量也就是前文提到過的 auto 類型變量。比如上文實例給出的 auto int z = 3 就是一個自動化處理的變量，而且一般我們都不寫這個 auto 關(guān)鍵字。

使用堆內(nèi)存

既然棧內(nèi)存這么不方便，那么可以自定義使用堆內(nèi)存嗎？是的，這也是我們接下來要提到的話題。C 語言為我們貼心地搞了一個堆內(nèi)存的體系，讓我們可以更加靈活處理很多復(fù)雜的內(nèi)存分配的機制，也可以同時去避免函數(shù)棧銷毀后同時銷毀變量本身的方式。

下面我們將開始嘗試使用堆內(nèi)存分配內(nèi)存空間，并手動釋放它們。不過我們需要介紹幾個常用函數(shù)，它們在使用的時候都需要在前文 #include 指令處添加 #include <malloc.h> 頭文件導(dǎo)入指令。

malloc 函數(shù)

考慮如下代碼。

我們嘗試在堆內(nèi)存里分配了一個足夠存放 int 的空間，而這坨空間的地址就是 malloc 函數(shù)的返回值。請注意，malloc 函數(shù)是具有通用性的，所以它可以為任何其它類型進行分配內(nèi)存空間，所以此時我們需要把得到的地址強制轉(zhuǎn)換為 int * 類型后賦值給 p，于是 p 就指向了這塊內(nèi)存了。

然后我們嘗試去比較 p。如果 p 不為 NULL 則繼續(xù)往下執(zhí)行。這是因為 malloc 函數(shù)在分配內(nèi)存失敗時將會返回 NULL 值。當(dāng)它不為 NULL，就說明了變量被成功分配內(nèi)存。另外，由于 NULL 和 (void *)0 等價，所以它實際上也是 0 的特殊寫法。所以 p != NULL 依然可以認為是在和 0 進行比較，所以可以省略 != 0 部分，即改寫為 p 即可：

free 函數(shù)

這個函數(shù)用于釋放掉用完的內(nèi)存。上文里如果我們已經(jīng)完成了使用 p 的操作，那么我們就可以直接釋放掉它了，所以我們把這個指針變量寫到 free 函數(shù)里當(dāng)參數(shù)就可以完成釋放了。

realloc 函數(shù)

可以從單詞上看出，realloc 就是 re-alloc。re- 前綴表示“反復(fù)”，“又”、“再一次”的意思，而 alloc 是 allocation，即分配的簡寫。所以這個函數(shù)的用法是將已經(jīng)分配過的內(nèi)存空間再一次重新分配一下，這一次可以更改內(nèi)存分配的大小。如果你對這塊內(nèi)存目前的大小不滿意，你可以調(diào)大這個內(nèi)存空間，當(dāng)然你也可以調(diào)小。它的寫法是這樣的：

寫法很簡單，第一個參數(shù)傳入需要擴容和縮容的內(nèi)存塊指針，第二個參數(shù)傳入的則是新的分配大小。在內(nèi)存里，realloc 會為我們自動往后擴容和縮容空間。當(dāng)擴容的時候，如果發(fā)現(xiàn)后續(xù)連續(xù)空間不能使用的時候，它就會自動把數(shù)據(jù)拷貝到可以連續(xù)分配到足夠內(nèi)存空間的某處上，然后把這些剛才拷貝后的備份放到相對對應(yīng)好的位置上，并返回新內(nèi)存塊的首地址。這里是 pn 得到的內(nèi)存塊重新分配后，再次賦值給 pn。

請注意，這種賦值格式是存在嚴重的內(nèi)存 bug 的：

C6308: 'realloc' might return null pointer: assigning null pointer to 'pn', which is passed as an argument to 'realloc', will cause the original memory block to be leaked.

這段話的意思是，如果你要使用 realloc 函數(shù)，就最好不要使用同一個變量來接受分配的地址。realloc 是可能返回 NULL 的，如果你用同一個變量接收的話，就可能導(dǎo)致新得到的地址是 NULL，這樣你原本的內(nèi)存塊就找不到了，此時出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的 bug。