c语言内存操作内置函数 c语言实现内存管理器
在C语言中，如何给函数分配内存？
函数的相对地址在编译链接的时候就已经分配好了，但是绝对地址是未知的。就是说，函数的地址相对于程序基址的偏移是确定的，但是程序在运行的时候，会被加载到哪一个区域运行是不确定的，需要由操作系统根据内存的使用的情况等进行调度，所以函数在内存中的绝对地址也就自然不确定了，希望可以帮到你。
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C语言中分配内存的函数是怎么写的？
Windows下的 malloc 原理就是调用 windows API 的各种内存管理函数申请内存并记录内存状态以便将来释放。
DOS下的 malloc 原理就是调用申请内存的中断申请内存并记录内存状态以便将来释放。
UNIX 和 Linux 都有内存管理的系统调用，malloc 相当于给这些系统调用穿了一件
malloc（）工作机制
malloc函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用malloc函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到连接表上。调用free函数时，它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时用户申请一个大的内存片段，那么空闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是，malloc函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。
malloc（）在操作系统中的实现
在 C 程序中，多次使用malloc () 和 free()。不过，您可能没有用一些时间去思考它们在您的操作系统中是如何实现的。本节将向您展示 malloc 和 free 的一个最简化实现的代码，来帮助说明管理内存时都涉及到了哪些事情。
在大部分操作系统中，内存分配由以下两个简单的函数来处理：
void *malloc (long numbytes)：该函数负责分配 numbytes 大小的内存，并返回指向第一个字节的指针。
void free(void *firstbyte)：如果给定一个由先前的 malloc 返回的指针，那么该函数会将分配的空间归还给进程的“空闲空间”。
malloc_init 将是初始化内存分配程序的函数。它要完成以下三件事：将分配程序标识为已经初始化，找到系统中最后一个有效内存地址，然后建立起指向我们管理的内存的指针。这三个变量都是全局变量：
//清单 1. 我们的简单分配程序的全局变量
int has_initialized = 0;
void *managed_memory_start;
void *last_valid_address;
如前所述，被映射的内存的边界（最后一个有效地址）常被称为系统中断点或者 当前中断点。在很多 UNIX? 系统中，为了指出当前系统中断点，必须使用 sbrk(0) 函数。 sbrk 根据参数中给出的字节数移动当前系统中断点，然后返回新的系统中断点。使用参数 0 只是返回当前中断点。这里是我们的 malloc 初始化代码，它将找到当前中断点并初始化我们的变量：
清单 2. 分配程序初始化函数
#include
void malloc_init()
{
last_valid_address = sbrk(0);
managed_memory_start = last_valid_address;
has_initialized = 1;
}
现在，为了完全地管理内存，我们需要能够追踪要分配和回收哪些内存。在对内存块进行了 free 调用之后，我们需要做的是诸如将它们标记为未被使用的等事情，并且，在调用 malloc 时，我们要能够定位未被使用的内存块。因此， malloc 返回的每块内存的起始处首先要有这个结构：
//清单 3. 内存控制块结构定义
struct mem_control_block {
int is_available;
int size;
};
现在，您可能会认为当程序调用 malloc 时这会引发问题 —— 它们如何知道这个结构？答案是它们不必知道；在返回指针之前，我们会将其移动到这个结构之后，把它隐藏起来。这使得返回的指针指向没有用于任何其他用途的内存。那样，从调用程序的角度来看，它们所得到的全部是空闲的、开放的内存。然后，当通过 free() 将该指针传递回来时，我们只需要倒退几个内存字节就可以再次找到这个结构。
在讨论分配内存之前，我们将先讨论释放，因为它更简单。为了释放内存，我们必须要做的惟一一件事情就是，获得我们给出的指针，回退 sizeof(struct mem_control_block) 个字节，并将其标记为可用的。这里是对应的代码：
清单 4. 解除分配函数
void free(void *firstbyte) {
struct mem_control_block *mcb;
mcb = firstbyte - sizeof(struct mem_control_block);
mcb-is_available = 1;
return;
}
如您所见，在这个分配程序中，内存的释放使用了一个非常简单的机制，在固定时间内完成内存释放。分配内存稍微困难一些。我们主要使用连接的指针遍历内存来寻找开放的内存块。这里是代码：
//清单 6. 主分配程序
void *malloc(long numbytes) {
void *current_location;
struct mem_control_block *current_location_mcb;
void *memory_location;
if(! has_initialized) {
malloc_init();
}
numbytes = numbytes + sizeof(struct mem_control_block);
memory_location = 0;
current_location = managed_memory_start;
while(current_location != last_valid_address)
{
current_location_mcb =
(struct mem_control_block *)current_location;
if(current_location_mcb-is_available)
{
if(current_location_mcb-size = numbytes)
{
current_location_mcb-is_available = 0;
memory_location = current_location;
break;
}
}
current_location = current_location +
current_location_mcb-size;
}
if(! memory_location)
{
sbrk(numbytes);
memory_location = last_valid_address;
last_valid_address = last_valid_address + numbytes;
current_location_mcb = memory_location;
current_location_mcb-is_available = 0;
current_location_mcb-size = numbytes;
}
memory_location = memory_location + sizeof(struct mem_control_block);
return memory_location;
}
这就是我们的内存管理器。现在，我们只需要构建它，并在程序中使用它即可.多次调用malloc（）后空闲内存被切成很多的小内存片段，这就使得用户在申请内存使用时，由于找不到足够大的内存空间，malloc（）需要进行内存整理，使得函数的性能越来越低。聪明的程序员通过总是分配大小为2的幂的内存块，而最大限度地降低潜在的malloc性能丧失。也就是说，所分配的内存块大小为4字节、8字节、16字节、 18446744073709551616字节，等等。这样做最大限度地减少了进入空闲链的怪异片段（各种尺寸的小片段都有）的数量。尽管看起来这好像浪费了空间，但也容易看出浪费的空间永远不会超过50%。
C语言最文件操作函数(2)
14.freopen（打开文件）
相关函数 fopen，fclose
表头文件 #includestdio.h
定义函数 FILE * freopen(const char * path,const char * mode,FILE * stream);
函数说明 参数path字符串包含欲打开的文件路径及文件名，参数mode请参考fopen()说明。参数stream为已打开的文件指针。Freopen()会将原stream所打开的文件流关闭，然后打开参数path的文件。
返回值 文件顺利打开后，指向该流的文件指针就会被返回。如果文件打开失败则返回NULL，并把错误代码存在errno 中。
范例
复制代码代码如下:
#includestdio.h
main()
{
FILE * fp;
fp=fopen(“/etc/passwd”,”r”);
fp=freopen(“/etc/group”,”r”,fp);
fclose(fp);
}
15.fseek（移动文件流的读写位置）
相关函数 rewind，ftell，fgetpos，fsetpos，lseek
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int fseek(FILE * stream,long offset,int whence);
函数说明 fseek()用来移动文件流的读写位置。参数stream为已打开的文件指针，参数offset为根据参数whence来移动读写位置的位移数。
参数 whence为下列其中一种:
SEEK_SET从距文件开头offset位移量为新的读写位置。SEEK_CUR 以目前的读写位置往后增加offset个位移量。
SEEK_END将读写位置指向文件尾后再增加offset个位移量。
当whence值为SEEK_CUR 或SEEK_END时，参数offset允许负值的出现。
下列是较特别的使用方式:
1) 欲将读写位置移动到文件开头时:fseek(FILE *stream,0,SEEK_SET);
2) 欲将读写位置移动到文件尾时:fseek(FILE *stream,0,0SEEK_END);
返回值 当调用成功时则返回0，若有错误则返回-1，errno会存放错误代码。
附加说明 fseek()不像lseek()会返回读写位置，因此必须使用ftell()来取得目前读写的位置。
范例
复制代码代码如下:
#includestdio.h
main()
{
FILE * stream;
long offset;
fpos_t pos;
stream=fopen(“/etc/passwd”,”r”);
fseek(stream,5,SEEK_SET);
printf(“offset=%d/n”,ftell(stream));
rewind(stream);
fgetpos(stream,pos);
printf(“offset=%d/n”,pos);
pos=10;
fsetpos(stream,pos);
printf(“offset = %d/n”,ftell(stream));
fclose(stream);
}
执行 offset = 5
offset =0
offset=10
16.ftell（取得文件流的读取位置）
相关函数 fseek，rewind，fgetpos，fsetpos
表头文件 #includestdio.h
定义函数 long ftell(FILE * stream);
函数说明 ftell()用来取得文件流目前的读写位置。参数stream为已打开的文件指针。
返回值 当调用成功时则返回目前的读写位置，若有错误则返回-1，errno会存放错误代码。
错误代码 EBADF 参数stream无效或可移动读写位置的文件流。
范例 参考fseek()。
17.fwrite（将数据写至文件流）
相关函数 fopen，fread，fseek，fscanf
表头文件 #includestdio.h
定义函数 size_t fwrite(const void * ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE * stream);
函数说明 fwrite()用来将数据写入文件流中。参数stream为已打开的文件指针，参数ptr 指向欲写入的数据地址，总共写入的字符数以参数size*nmemb来决定。Fwrite()会返回实际写入的nmemb数目。
返回值 返回实际写入的nmemb数目。
范例
复制代码代码如下:
#includestdio.h
#define set_s (x,y) {strcoy(s[x].name,y);s[x].size=strlen(y);}
#define nmemb 3
struct test
{
char name[20];
int size;
}s[nmemb];
main()
{
FILE * stream;
set_s(0,”Linux!”);
set_s(1,”FreeBSD!”);
set_s(2,”Windows2000.”);
stream=fopen(“/tmp/fwrite”,”w”);
fwrite(s,sizeof(struct test),nmemb,stream);
fclose(stream);
}
执行 参考fread（）。
18.getc（由文件中读取一个字符）
相关函数 read，fopen，fread，fgetc
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int getc(FILE * stream);
函数说明 getc()用来从参数stream所指的文件中读取一个字符。若读到文件尾而无数据时便返回EOF。虽然getc()与fgetc()作用相同，但getc()为宏定义，非真正的函数调用。
返回值 getc()会返回读取到的字符，若返回EOF则表示到了文件尾。
范例 参考fgetc()。
19.getchar（由标准输入设备内读进一字符）
相关函数 fopen，fread，fscanf，getc
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int getchar(void);
函数说明 getchar()用来从标准输入设备中读取一个字符。然后将该字符从unsigned char转换成int后返回。
返回值 getchar()会返回读取到的字符，若返回EOF则表示有错误发生。
附加说明 getchar()非真正函数，而是getc(stdin)宏定义。
范例
复制代码代码如下:
#includestdio.h
main()
{
FILE * fp;
int c,i;
for(i=0li5;i++)
{
c=getchar();
putchar(c);
}
}
执行 1234 /*输入*/
1234 /*输出*/
20.gets（由标准输入设备内读进一字符串）
相关函数 fopen，fread，fscanf，fgets
表头文件 #includestdio.h
定义函数 char * gets(char *s);
函数说明 gets()用来从标准设备读入字符并存到参数s所指的内存空间，直到出现换行字符或读到文件尾为止，最后加上NULL作为字符串结束。
返回值 gets()若成功则返回s指针，返回NULL则表示有错误发生。
附加说明 由于gets()无法知道字符串s的大小，必须遇到换行字符或文件尾才会结束输入，因此容易造成缓冲溢出的安全性问题。建议使用fgets()取代。
范例 参考fgets()
21.mktemp（产生唯一的临时文件名）
相关函数 tmpfile
表头文件 #includestdlib.h
定义函数 char * mktemp(char * template);
函数说明 mktemp()用来产生唯一的临时文件名。参数template所指的文件名称字符串中最后六个字符必须是XXXXXX。产生后的文件名会借字符串指针返回。
返回值 文件顺利打开后，指向该流的文件指针就会被返回。如果文件打开失败则返回NULL，并把错误代码存在errno中。
附加说明 参数template所指的文件名称字符串必须声明为数组，如:
char template[ ]=”template-XXXXXX”；
不可用char * template=”template-XXXXXX”；
范例
复制代码代码如下:
#includestdlib.h
main()
{
char template[ ]=”template-XXXXXX”;
mktemp(template);
printf(“template=%s/n”,template);
}
22.putc（将一指定字符写入文件中）
相关函数 fopen，fwrite，fscanf，fputc
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int putc(int c,FILE * stream);
函数说明 putc()会将参数c转为unsigned char后写入参数stream指定的文件中。虽然putc()与fputc()作用相同，但putc()为宏定义，非真正的函数调用。
返回值 putc()会返回写入成功的字符，即参数c。若返回EOF则代表写入失败。
范例 参考fputc（）。
23.putchar（将指定的字符写到标准输出设备）
相关函数 fopen，fwrite，fscanf，fputc
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int putchar (int c);
函数说明 putchar()用来将参数c字符写到标准输出设备。
返回值 putchar()会返回输出成功的字符，即参数c。若返回EOF则代表输出失败。
附加说明 putchar()非真正函数，而是putc(c，stdout)宏定义。
范例 参考getchar()。
24.rewind（重设文件流的读写位置为文件开头）
相关函数 fseek，ftell，fgetpos，fsetpos
表头文件 #includestdio.h
定义函数 void rewind(FILE * stream);
函数说明 rewind()用来把文件流的读写位置移至文件开头。参数stream为已打开的文件指针。此函数相当于调用fseek(stream,0,SEEK_SET)。
返回值
范例 参考fseek()
25.setbuf（设置文件流的缓冲区）
相关函数 setbuffer，setlinebuf，setvbuf
表头文件 #includestdio.h
定义函数 void setbuf(FILE * stream,char * buf);
函数说明 在打开文件流后，读取内容之前，调用setbuf()可以用来设置文件流的缓冲区。参数stream为指定的文件流，参数buf指向自定的缓冲区起始地址。如果参数buf为NULL指针，则为无缓冲IO。Setbuf()相当于调用:setvbuf(stream,buf,buf?_IOFBF:_IONBF,BUFSIZ)
返回值
26.setbuffer（设置文件流的缓冲区）
相关函数 setlinebuf，setbuf，setvbuf
表头文件 #includestdio.h
定义函数 void setbuffer(FILE * stream,char * buf,size_t size);
函数说明 在打开文件流后，读取内容之前，调用setbuffer()可用来设置文件流的缓冲区。参数stream为指定的文件流，参数buf指向自定的缓冲区起始地址，参数size为缓冲区大小。
返回值
27.setlinebuf（设置文件流为线性缓冲区）
相关函数 setbuffer，setbuf，setvbuf
表头文件 #includestdio.h
定义函数 void setlinebuf(FILE * stream);
函数说明 setlinebuf()用来设置文件流以换行为依据的无缓冲IO。相当于调用:setvbuf(stream,(char * )NULL,_IOLBF,0);请参考setvbuf()。
返回值
28.setvbuf（设置文件流的缓冲区）
相关函数 setbuffer，setlinebuf，setbuf
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int setvbuf(FILE * stream,char * buf,int mode,size_t size);
函数说明 在打开文件流后，读取内容之前，调用setvbuf()可以用来设置文件流的缓冲区。参数stream为指定的文件流，参数buf指向自定的缓冲区起始地址，参数size为缓冲区大小，参数mode有下列几种
_IONBF 无缓冲IO
_IOLBF 以换行为依据的无缓冲IO
_IOFBF 完全无缓冲IO。如果参数buf为NULL指针，则为无缓冲IO。
返回值
29.ungetc（将指定字符写回文件流中）
相关函数 fputc，getchar，getc
表头文件 #includestdio.h
定义函数 int ungetc(int c,FILE * stream);
函数说明 ungetc()将参数c字符写回参数stream所指定的文件流。这个写回的字符会由下一个读取文件流的函数取得。
返回值 成功则返回c 字符，若有错误则返回EOF。
复制代码代码如下:
#include stdio.h
#include stdlib.h
int main()
{
FILE *fp = NULL;
char* str;
char re;
int num = 10;
str = (char*)malloc(100);
//snprintf(str, 10,"test: %s", "0123456789012345678");
// printf("str=%s\n", str);
fp = fopen("/local/test.c","a+");
if (fp==NULL){
printf("Fail to open file\n");
}
// fseek(fp,-1,SEEK_END);
num = ftell(fp);
printf("test file long:%d\n",num);
fscanf(fp,"%s",str);
printf("str = %s\n",str);
printf("test a: %s\n",str);
while ((re=getc(fp))!=EOF){//getc可以用作fgetc用
printf("%c",re);
}
//fread(str,10,10,fp);
fgets(str,100,fp);
printf("test a: %s\n",str);
sprintf(str,"xiewei test is:%s", "ABCDEFGHIGKMNI");
printf("str2=%s\n", str);
// fprintf(fp,"%s\n",str);
fwrite(str,2,10,fp);
num = ftell(fp);
if(str!=NULL){
free(str);
}
fclose(fp);
return 0;
}
文章名称：c语言内存操作内置函数 c语言实现内存管理器
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