JM8.6以内存分配——基础篇

　　在研究JM8.6中内存分配模块（memalloc.c）时，看到以下代码：

　　若是C语言基础较好的话，对上面也比较好理解。

　　可是再看到下面：

　　以及再下面：

　　可真得花点时间去琢磨内存如何布局的，以及如何访问到指望位置的值。

　　本篇文章就准备将背景知识和上面的三个内存分配函数，介绍一下，以供有此困惑的人来理解。

　　其实，很早以前就有该想法，针对C语言的指针来作一次科普，但因为拖延症的缘故一直没动笔。

　　本篇是基础篇，后面会再开一篇来介绍上面三个函数的原理及内存布局。

1. 什么是指针？

　　所谓指针，就是某个地址空间，存储着一个值（指针值），这个值为某个内存地址。

　　以下图：（请原谅我拙劣的画图水平，拿win10自带的绘图工具画的。。。）

　　

　　拿32位系统来进行说明，每一个指针（无论什么类型的指针——内置类型或自定义类型）的sizeof都为4Bytes，而且为

了高效访问，通常都是4字节对齐的（存储ptr值的这段内存地址addr2，打印其值，最后两个二进制位为0）。

　　上图中，内存空间addr2中存储着一个指针值——ptr（ptr的值为addr1），即这个ptr指针指向addr1这个地址空间。

2. 栈指针 & 堆指针

　　计算机系统中两种内存类型——stack和heap，stack为栈内存，如函数内临时变量、函数参数，heap为堆内存，如malloc

分配的空间，其从系统中获取，通常分配和回收使用伙伴算法（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 }

　　从运行结果看，tmp0~2这种stack变量的地址，从高地址往低地址变化，而ptr0~2这种指向heap空间的值，从低往高变化。

然而，ptr0~2做为stack类型变量，其地址仍符合stack的增加方向（从高往低变化）。不信能够打印出&ptr0, &ptr1, &ptr2的值。

3. 如何给一个指针变量赋值？

　　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变量ch
17     ptr1 = (char*)&ptr2;        //ptr1指向ptr2这个stack变量的地址
18     mem_alloc(&ptr2);           //给ptr2这个stack变量赋值，赋值为heap空间地址
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 }

　　须要注意一点的是，若是经过函数调用给一个变量初始化，那么参数必须是该变量的地址，如18行的：mem_alloc(&ptr2);

　　为何？

　　传地址才能修改该地址处的值（ptr2这个stack变量的内存地址空间中，所保存的值——指向哪儿），而传值只是进行了一份数据拷贝，

等调用的函数退出后，原先被拷贝的变量什么都没改变。

　　所以，若是想修改15行中ch这个stack变量的值，就传其地址：&ch；若是想修改13行的ptr2这个stack变量的值，也传其地址：&ptr2，

正如18行中所调用的。

4. 指针、双指针、三指针、四指针

　　指针也能够称为单指针，相似于这种：void* ptr; 如上面代码中的ptr0,ptr1,ptr2。

　　双指针为指向指针的指针，相似于：void** pptr; 如第4行中的形参：void mem_alloc(char **pp)。

　　三指针其实又多了一个*，形如：void*** ppptr; 能够理解为一个指针指向一个双指针，而该三指针变量值（该变量内存空间中的值）为第一个指针值。

　　四指针也又多了一个*，形如：void**** pppptr; 再多一道中转。

　　画个图来表达：

　　

 　　其中，存储字符的空间我故意画小，由于其大小为1Byte，而指针的大小为4Bytes。