JM8.6以內存分配——基礎篇

　　在研究JM8.6中內存分配模塊（memalloc.c）時，看到以下代碼：

　　若是C語言基礎較好的話，對上面也比較好理解。

　　可是再看到下面：

　　以及再下面：

　　可真得花點時間去琢磨內存如何佈局的，以及如何訪問到指望位置的值。

　　本篇文章就準備將背景知識和上面的三個內存分配函數，介紹一下，以供有此困惑的人來理解。

　　其實，很早以前就有該想法，針對C語言的指針來作一次科普，但因爲拖延症的緣故一直沒動筆。

　　本篇是基礎篇，後面會再開一篇來介紹上面三個函數的原理及內存佈局。

1. 什麼是指針？

　　所謂指針，就是某個地址空間，存儲着一個值（指針值），這個值爲某個內存地址。

　　以下圖：（請原諒我拙劣的畫圖水平，拿win10自帶的繪圖工具畫的。。。）

　　

　　拿32位系統來進行說明，每一個指針（無論什麼類型的指針——內置類型或自定義類型）的sizeof都爲4Bytes，而且爲

了高效訪問，通常都是4字節對齊的（存儲ptr值的這段內存地址addr2，打印其值，最後兩個二進制位爲0）。

　　上圖中，內存空間addr2中存儲着一個指針值——ptr（ptr的值爲addr1），即這個ptr指針指向addr1這個地址空間。

2. 棧指針 & 堆指針

　　計算機系統中兩種內存類型——stack和heap，stack爲棧內存，如函數內臨時變量、函數參數，heap爲堆內存，如malloc

分配的空間，其從系統中獲取，通常分配和回收使用夥伴算法（buddy）。

　　其中stack增加方向向下，heap增加方向向上，以下demo及打印：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 void stack_test()
 5 {
 6     int tmp0;
 7     int tmp1;
 8     int tmp2;
 9     printf("stack_addr: &tmp0=%p, &tmp1=%p, &tmp2=%p\n", &tmp0, &tmp1, &tmp2);
10 }
11 
12 void heap_test()
13 {
14     char *ptr0 = (char*)malloc(64);
15     char *ptr1 = (char*)malloc(64);
16     char *ptr2 = (char*)malloc(64);
17     printf("heap_addr: ptr0=%p, ptr1=%p, ptr2=%p\n", ptr0, ptr1, ptr2);
18 }
19 
20 int main(void)
21 {
22     stack_test();
23     heap_test();
24 }

　　從運行結果看，tmp0~2這種stack變量的地址，從高地址往低地址變化，而ptr0~2這種指向heap空間的值，從低往高變化。

然而，ptr0~2做爲stack類型變量，其地址仍符合stack的增加方向（從高往低變化）。不信能夠打印出&ptr0, &ptr1, &ptr2的值。

3. 如何給一個指針變量賦值？

　　使用以下方式：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 void mem_alloc(char **pp)  5 {  6     *pp = (char*)malloc(64);  7 }  8 
 9 int main() 10 { 11     char *ptr0; 12     char *ptr1; 13     char *ptr2; 14 
15     char ch = 'A'; 16     ptr0 = &ch;                 //ptr0指向stack變量ch
17     ptr1 = (char*)&ptr2;        //ptr1指向ptr2這個stack變量的地址
18     mem_alloc(&ptr2);           //給ptr2這個stack變量賦值，賦值爲heap空間地址
19     printf("stack_addr: &ptr0=%p, &ptr1=%p, &ptr2=%p, &ch=%p\n", &ptr0, &ptr1, &ptr2, &ch); 20     printf("ptr_val: ptr0=%p, ptr1=%p, ptr2=%p\n", ptr0, ptr1, ptr2); 21 }

　　須要注意一點的是，若是經過函數調用給一個變量初始化，那麼參數必須是該變量的地址，如18行的：mem_alloc(&ptr2);

　　爲何？

　　傳地址才能修改該地址處的值（ptr2這個stack變量的內存地址空間中，所保存的值——指向哪兒），而傳值只是進行了一份數據拷貝，

等調用的函數退出後，原先被拷貝的變量什麼都沒改變。

　　所以，若是想修改15行中ch這個stack變量的值，就傳其地址：&ch；若是想修改13行的ptr2這個stack變量的值，也傳其地址：&ptr2，

正如18行中所調用的。

4. 指針、雙指針、三指針、四指針

　　指針也能夠稱爲單指針，相似於這種：void* ptr; 如上面代碼中的ptr0,ptr1,ptr2。

　　雙指針爲指向指針的指針，相似於：void** pptr; 如第4行中的形參：void mem_alloc(char **pp)。

　　三指針其實又多了一個*，形如：void*** ppptr; 能夠理解爲一個指針指向一個雙指針，而該三指針變量值（該變量內存空間中的值）爲第一個指針值。

　　四指針也又多了一個*，形如：void**** pppptr; 再多一道中轉。

　　畫個圖來表達：

　　

 　　其中，存儲字符的空間我故意畫小，由於其大小爲1Byte，而指針的大小爲4Bytes。