你一直以為你操作的是真實(shí)物理內(nèi)存，實(shí)際上并不是，你操作的只是操作系統(tǒng)為你分配的資格虛擬地址，但這并不意味著我們可以無(wú)限使用內(nèi)存，那內(nèi)存賣(mài)那么貴干嘛，實(shí)際上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的還是物理內(nèi)存，只不過(guò)在操作系統(tǒng)這個(gè)中介的介入情況下，不同程序窗口(可以是相同程序)可以共享使用同一塊內(nèi)存區(qū)域，一旦某個(gè)傻大個(gè)程序的使用讓物理內(nèi)存不足了，我們就會(huì)把某些沒(méi)用到的數(shù)據(jù)寫(xiě)到你的硬盤(pán)上去，之后再使用時(shí)，從硬盤(pán)讀回。這個(gè)特性會(huì)導(dǎo)致什么呢？假設(shè)你在Windows上使用了多窗口，打開(kāi)了兩個(gè)相同的程序:

...
int  stay_here;
char tran_to_int[100];
printf("Address: %p\n", &stay_here);

fgets(tran_to_int, sizeof(tran_to_int), stdin);
sscanf(tran_to_int, "%d", &stay_here);

for(;;)
{
    printf("%d\n", stay_here);
    getchar();
    ++stay_here;
}
...

對(duì)此程序(引用前橋和彌的例子)，每敲擊一次回車(chē)，值加1。當(dāng)你同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)該程序時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)程序的stay_here都是在同一個(gè)地址，但對(duì)它進(jìn)行分別操作時(shí)，產(chǎn)生的結(jié)果是獨(dú)立的！這在某一方面驗(yàn)證了虛擬地址的合理性。虛擬地址的意義就在于，即使一個(gè)程序出現(xiàn)了錯(cuò)誤，導(dǎo)致所在內(nèi)存完蛋了，也不會(huì)影響到其他進(jìn)程。對(duì)于程序中部的兩個(gè)讀取語(yǔ)句，是一種理解C語(yǔ)言輸入流本質(zhì)的好例子，建議查詢用法，這里稍微解釋一下:

通俗地說(shuō)，fgets將輸入流中由調(diào)用起，stdin輸入的東西存入起始地址為tran_to_int的地方，并且最多讀取sizeof(tran_to_int)個(gè)，并在后方sscanf函數(shù)中將剛才讀入的數(shù)據(jù)按照%d的格式存入stay_here，這就是C語(yǔ)言一直在強(qiáng)調(diào)的流概念的意義所在，這兩個(gè)語(yǔ)句組合看起來(lái)也就是讀取一個(gè)數(shù)據(jù)這么簡(jiǎn)單，但是我們要知道一個(gè)問(wèn)題，一個(gè)關(guān)于scanf的問(wèn)題
```
  scanf("%d", &stay_here);
```
這個(gè)語(yǔ)句將會(huì)讀取鍵盤(pán)輸入，直到回車(chē)之前的所有數(shù)據(jù)，什么意思？就是回車(chē)會(huì)留在輸入流中，被下一個(gè)輸入讀取或者丟棄。這就有可能會(huì)影響我們的程序，產(chǎn)生意料之外的結(jié)果。而使用上當(dāng)兩句組合則不會(huì)。

函數(shù)與函數(shù)指針的那些事

事實(shí)上，函數(shù)名出現(xiàn)在賦值符號(hào)右邊就代表著函數(shù)的地址

int function(int argc){ /*...*/
}
...
int (*p_fun)(int) = function;
int (*p_fuc)(int) = &function;//和上一句意義一致

上述代碼即聲明并初始化了函數(shù)指針，p_fun的類型是指向一個(gè)返回值是int類型，參數(shù)是int類型的函數(shù)的指針

p_fun(11);
(*p_fun)(11);
function(11);

上述三個(gè)代碼的意義也相同，同樣我們也能使用函數(shù)指針數(shù)組這個(gè)概念

int (*p_func_arr[])(int) = {func1, func2,};

其中func1,func2都是返回值為int參數(shù)為int的函數(shù)，接著我們能像數(shù)組索引一樣使用這個(gè)函數(shù)了。

Tips: 我們總是忽略函數(shù)聲明，這并不是什么好事。

在C語(yǔ)言中，因?yàn)榫幾g器并不會(huì)對(duì)有沒(méi)有函數(shù)聲明過(guò)分深究，甚至還會(huì)放縱，當(dāng)然這并不包含內(nèi)聯(lián)函數(shù)(inline)，因?yàn)樗旧砭椭辉诒疚募捎谩?/li>
比如，當(dāng)我們?cè)谀硞€(gè)地方調(diào)用了一個(gè)函數(shù)，但是并沒(méi)有聲明它：
```
  CallWithoutDeclare(100); //參數(shù)100為 int 型
```
那么，C編譯器就會(huì)推測(cè)，這個(gè)使用了int型參數(shù)的函數(shù)，一定是有一個(gè)int型的參數(shù)列表，一旦函數(shù)定義中的參數(shù)列表與之不符合，將會(huì)導(dǎo)致參數(shù)信息傳遞錯(cuò)誤(編譯器永遠(yuǎn)堅(jiān)信自己是對(duì)的！)，我們知道C語(yǔ)言是強(qiáng)類型語(yǔ)言，一旦類型不正確，會(huì)導(dǎo)致許多意想不到的結(jié)果(往往是Bug)發(fā)生。
對(duì)函數(shù)指針的調(diào)用同樣如此

C語(yǔ)言中malloc的那些事兒

我們常常見(jiàn)到這種寫(xiě)法:

int* pointer = (int*)malloc(sizeof(int));

這有什么奇怪的嗎？看下面這個(gè)例子:

int* pointer_2 = malloc(sizeof(int));

哪個(gè)寫(xiě)法是正確的？?jī)蓚€(gè)都正確，這是為什么呢，這又要追求到遠(yuǎn)古C語(yǔ)言時(shí)期，在那個(gè)時(shí)候， void* 這個(gè)類型還沒(méi)有出現(xiàn)的時(shí)候，malloc 返回的是 char* 的類型，于是那時(shí)的程序員在調(diào)用這個(gè)函數(shù)時(shí)總要加上強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，才能正確使用這個(gè)函數(shù)，但是在標(biāo)準(zhǔn)C出現(xiàn)之后，這個(gè)問(wèn)題不再擁有，由于任何類型的指針都能與 void* 互相轉(zhuǎn)換，并且C標(biāo)準(zhǔn)中并不贊同在不必要的地方使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，故而C語(yǔ)言中比較正統(tǒng)的寫(xiě)法是第二種。

題外話: C++中的指針轉(zhuǎn)換需要使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，而不能像第二種例子，但是C++中有一種更好的內(nèi)存分配方法，所以這個(gè)問(wèn)題也不再是問(wèn)題。

Tips:

C語(yǔ)言的三個(gè)函數(shù)malloc, calloc, realloc都是擁有很大風(fēng)險(xiǎn)的函數(shù)，在使用的時(shí)候務(wù)必記得對(duì)他們的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，最好的辦法還是對(duì)他們進(jìn)行再包裝，可以選擇宏包裝，也可以選擇函數(shù)包裝。
realloc函數(shù)是最為人詬病的一個(gè)函數(shù)，因?yàn)樗穆毮苓^(guò)于寬廣，既能分配空間，也能釋放空間，雖然看起來(lái)是一個(gè)好函數(shù)，但是有可能在不經(jīng)意間會(huì)幫我們做一些意料之外的事情，例如多次釋放空間。正確的做法就是，應(yīng)該使用再包裝閹割它的功能，使他只能進(jìn)行擴(kuò)展或者縮小堆內(nèi)存塊大小。

指針與結(jié)構(gòu)體

typedef struct tag{
        int  value;
        long vari_store[1];
}vari_struct;

乍一看，似乎是一個(gè)很中規(guī)中矩的結(jié)構(gòu)體

...
vari_struct  vari_1;
vari_struct* vari_p_1 = &vari_1;
vari_struct* vari_p_2 = malloc(sizeof(vari_struct))(

似乎都是這么用的，但總有那么一些人想出了一些奇怪的用法

int          what_spa_want = 10;
vari_struct* vari_p_3 = malloc(sizeof(vari_struct) + sizeof(long)*what_spa_want);

這么做是什么意思呢？這叫做可變長(zhǎng)結(jié)構(gòu)體，即便我們超出了結(jié)構(gòu)體范圍，只要在分配空間內(nèi)，就不算越界。what_spa_want解釋為你需要多大的空間，即在一個(gè)結(jié)構(gòu)體大小之外還需要多少的空間，空間用來(lái)存儲(chǔ)long類型，由于分配的內(nèi)存是連續(xù)的，故可以直接使用數(shù)組vari_store直接索引。而且由于C語(yǔ)言中，編譯器并不對(duì)數(shù)組做越界檢查，故對(duì)于一個(gè)有N個(gè)數(shù)的數(shù)組arr，表達(dá)式&arr[N]是被標(biāo)準(zhǔn)允許的行為，但是要記住arr[N]卻是非法的。這種用法并非是娛樂(lè)，而是成為了標(biāo)準(zhǔn)(C99)的一部分，運(yùn)用到了實(shí)際中

對(duì)于內(nèi)存的理解

在內(nèi)存分配的過(guò)程中，我們使用 malloc 進(jìn)行分配，用 free 進(jìn)行釋放，但這是我們理解中的分配與釋放嗎？在調(diào)用 malloc 時(shí)，該函數(shù)或使用 brk() 或使用 mmap() 向操作系統(tǒng)申請(qǐng)一片內(nèi)存，在使用時(shí)分配給需要的地方，與之對(duì)應(yīng)的是 free，與我們硬盤(pán)刪除東西一樣，實(shí)際上:

int* value = malloc(sizeof(int)*5);
...
free(value);
printf("%d\n", value[0]);

代碼中，為什么在 free 之后，我又繼續(xù)使用這個(gè)內(nèi)存呢？因?yàn)?free 只是將該內(nèi)存標(biāo)記上釋放的標(biāo)記，示意分配內(nèi)存的函數(shù)，我可以使用，但并沒(méi)有破壞當(dāng)前內(nèi)存中的內(nèi)容，直到有操作對(duì)它進(jìn)行寫(xiě)入。這便引申出幾個(gè)問(wèn)題:

Bug更加難以發(fā)現(xiàn)，讓我們假設(shè)，如果我們有兩個(gè)指針p1,p2指向同一個(gè)內(nèi)存，如果我們對(duì)其中某一個(gè)指針使用了 free(p1); 操作，卻忘記了還有另一個(gè)指針指向它，那這就會(huì)導(dǎo)致很?chē)?yán)重的安全隱患，而且這個(gè)隱患十分難以發(fā)現(xiàn)，原因在于這個(gè)Bug并不會(huì)在當(dāng)時(shí)顯露出來(lái)，而是有可能在未來(lái)的某個(gè)時(shí)刻，不經(jīng)意的讓你的程序崩潰。
有可能會(huì)讓某些問(wèn)題更加簡(jiǎn)化，例如釋放一個(gè)條條相連的鏈表域。

某些大哥提到說(shuō)，free并不是什么都不做，而是將該段地址空間的前面一小部分置零但是如果地址空間很長(zhǎng)的話，依舊有誤用的風(fēng)險(xiǎn)，希望大家還是警惕

實(shí)際上之所以庫(kù)作者不讓free操作將地址空間清空，有一部分原因是為了性能考慮，因?yàn)橹昧悴僮魇且粋€(gè)消耗性能的行為，具體可以自行嘗試，所謂雙刃劍就在于此。

總的來(lái)說(shuō)，還是那句話C語(yǔ)言是一把雙刃劍。

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