【C編程】指針類型和內存分配

我閱讀kilo editor代碼。^[1]

假如要將其按Power of 10修改代碼，如何省略內存分配的函數？

為什麼要用指針類型？

1. 為了調用函數，修改數值。

例如：

#include <stdio.h>void swap1(int* a, int* b){
int temp;temp=*a;
*a=*b;
*b=temp;
}void swap2(int a, int b){
int temp;temp=a;
a=b;
b=temp;
}int main(){int x=10,y=20;printf("Before, x = %d,y = %d\n", x, y);swap1(&x, &y);printf("swap1, x = %d,y = %d\n", x, y);swap1(&x, &y);printf("swap1 again, x = %d,y = %d\n", x, y);swap2(x, y);printf("swap2, x = %d,y = %d\n", x, y);return 0;
}

使用函數是必要的，否則，這段程序直接寫代碼就有大量重複代碼。函數是模塊化思維。
但使用函數的返回值傳遞數值，只有一個數據。如果要函數修改更多的數據，需要用指針。

2. 為了使用struct，struct是一種對象化思考，即一個對象有哪些屬性。

3. 為了鏈接表link 數據類型。下一個指針指向同一個struct。

指針必須有地址，才能賦值。如何讓一個指針有地址？兩個方法：a）指向一個已經有地址的變量，但指針比較多餘。b）特地分配內存地址。但如果忘了free(p)，引起內存泄露，程序運行時間一長，機器的內存就被泄露光了，即內存不在操作系統管理範圍內了，荒置了，沒有內存可用了。機器就宕機了。

我列舉一個例子說明指針如何賦值。至於鏈接表，需在數據結構中介紹。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>/*realloc，malloc，free，exit，atexit*/int main(){int x;int* z;int* t;//不能寫在一起：int* z,t;printf("z is %p. t is %p.\n", z, t);z=&x;*z=5;printf("z is %p, *z=%d, x=%d\n", z,*z,x);//*t=7;//編譯通過，運行報錯：Segmentation fault: 11，程序至此崩潰，後面的代碼不再運行。
/*t這個內存地址，*t表示該地址的內存存儲的數據。*t可直接賦值的前提是t這個指針不是0（NULL）。*///printf("t is %p, *t=%d\n", t,*t);t=malloc(1);*t=9;printf("memory allocated, t is %p, *t=%d\n", t,*t);free(t);return 0;
}

如果確保內存不泄露，是不是沒事就積極地free(p)就好？
不可以。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>/*realloc，malloc，free，exit，atexit*/int main(){int* t;//t=malloc(1);//Xcode報錯，但cc編譯通過。t=(int*)malloc(1);*t=9;printf("memory allocated, t is %p, *t=%d\n", t,*t);free(t);free(t);//cc沒有報錯，但後面的代碼不再執行。我過去釋放內存兩次的話，操作系統報錯。可見重複釋放內存，操作系統的行為是不定的。
/*Xcode: pointer being freed was not allocated
cpp_learning(25599,0x1000a95c0) malloc: *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug*/printf("free(t) twice");return 0;
}

這就是為什麼C內存管理很難。分配給指針內存，之後不釋放不行，重複釋放也不行。但大型程序，例如editor，一個指針這裏用、那裏用，就容易內存管理不當。

參考：

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1. antirez, "Writing an editor in less than 1000 lines of code, just for fun", https://antirez.com/news/108 ↩︎