內存管理之堆heap

一、什麼是堆？
 堆（heap）是一種內存管理方式。內存管理對操做系統來講是一件很是複雜的事情，由於首先內存容量很大，
 其次就是內存需求在時間和大小塊上沒有規律（操做系統上運行着幾十甚至幾百個進程，這些進程可能隨時
 都會申請或者是釋放內存，而且申請和釋放的內存塊大小是隨意的）。
 堆這種內存管理方式的特色就是自由（隨時申請、隨時釋放、大小塊隨意）。堆內存是操做系統劃歸給堆管
 理器（操做系統中的一段代碼，屬於操做系統的內存管理單元）來管理的，而後向使用者（用戶進程）提供
 API（malloc和free）來使用堆內存。
 
 咱們何時使用堆內存？
 當咱們須要的內存容量比較大時，須要反覆使用及釋放時，不少數據結構（譬如鏈表）的實現都要使用堆內存。
 
二、堆管理內存的特色（大塊內存、手工分配&使用&釋放）
 特色一：容量不限（常規使用的需求容量均可以知足）
 特色二：申請及釋放都須要手工運行，手工進行的含義就是須要程序員寫代碼明確進行申請malloc及釋放free。
 若是程序員申請內存並使用後未釋放，這段內存就丟失了（在堆管理器的記錄中，這段內存仍然屬於你這個進程，
 可是進程本身又覺得這段內存已經不用了，因此進程再次運行的時候，就又會去申請新的內存塊，這就叫作吃內存），
    稱之爲內存泄漏。在C/C++語言中，內存泄漏是最嚴重的程序bug，這也是別人認爲Java/C#等語言比C/C++優秀的地方。
三、C語言操做堆內存的接口（malloc free）
    堆內存釋放的時候最簡單，直接調用free釋放便可。  void free(void *ptr);
 堆內存申請時，有3個可選擇的相似功能的函數：malloc ，calloc， realloc
 void *malloc(size_t size);
 void *calloc(size_t nmemb, size_t size);     //nmemb個單元，每一個單元size字節
 void *realloc(void *ptr, size_t size);       //改變原來申請的空間的大小的
 
 譬如要申請10個int元素的內存：
 malloc(40);           malloc(10 * sizeof(int));
 calloc(10, 4);        calloc(10, sizeof(int));
 
 數組定義時必須同時給出數組元素個數（數組大小），並且一旦定義在沒法更改。
 堆內存在申請時必須給定大小，而後一旦申請完成大小不變，若是要變只能經過realloc接口。
四、堆的優點和劣勢（管理大塊內存、靈活、容易內存泄漏）
 優點：靈活
 劣勢：須要程序員去處理各類細節，因此容易出錯，嚴重依賴於程序員的水平。