【第十四天打卡】一月速通C语言，动态内存分配，文件操作。

第十四天

动态内存分配
- 动态内存空间分配注意事项
- C语言的内存结构
C语言中文件操作

昨天学习了结构体和共用体，今天学习动态内存分配和文件操作，彻底结束基础知识的学习，后面会花费三天的时间对前面所学知识查漏补缺，四天时间做项目，二十一天时不到一个月结束C语言学习。随后开启一月速成C++的新篇章；

动态内存分配

函数名	全部单词	作用
malloc	memory allocation	申请空间连续
calloc	contigous allocation	申请空间+数据初始化
realloc	re_allocation	修改空间大小
free	free	释放空间
示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	//利用malloc申请一片连续空间
	//返回这片空间的首地址
	int* p = malloc(100 * sizeof(int));  //申请一片空间，存储100个int类型的整数
	int* p2 =calloc(10,sizeof(int));//calloc不但可以申请空间还能初始化
	printf("%zu\n",p);
	//赋值
	for(int i =0;i<100;i++)
	{
		*(p+i) = (i+1)*10;
		//另外一种赋值方法p[i] = (i+1)*10;
	}
	//遍历
	for(int i = 0;i<100;i++)
	{
		printf("%d\n",*(p+1));//同样可以写成p[i]
	}
	//扩容.20个int类型的整数
	int* pp = realloc(p,20 * sizeof(int));

	//释放空间
	//申请的空间不使用了一定要释放空间，谁申请谁释放。
	free(pp);
	return 0;
}

动态内存空间分配注意事项

malloc创建的空间单位是字节
malloc返回的是void类型的指针，没有步长的概念，也无法获取空间中的数据，需要强转。
malloc返回的仅仅是首地址，没用总大小，最好定义一个变量来存储总大小。
malloc申请的空间不会自动消失，如果不能正确释放，会导致内存泄漏。
malloc申请的空间过多，会产生虚拟内存。（每一个内存空间不是申请了就马上使用而是存数据的时候才会使用）
malloc申请的空间没有初始化值需要赋值才能使用。
free释放完空间后，空间中的数据叫做脏数据，可能被清空，可能被修改为其他值。
calloc就是在malloc的基础上多一个初始化的动作。
realloc修改之后的空间，地址值可能发生变化，也可能不会改变，但是原本的数据不会丢失。
realoc修改后无需释放原来的空间，函数底层会进行处理。

C语言的内存结构

高地址
+---------------------+
|   命令行参数与环境变量  |
+---------------------+
|        栈区          | ← 栈指针（向下增长）
+---------------------+
|         堆区         | ← 动态分配（向上增长）
+---------------------+
|        .bss段        | （未初始化数据）
+---------------------+
|       .data段        | （初始化数据）
+---------------------+
|       代码段          | （只读）
低地址

栈（Stack）

  作用：存储局部变量、函数参数、返回地址等。

  管理方式：由编译器自动分配和释放（函数调用时创建，返回时销毁）。

	 特点：

   内存分配速度快（仅移动栈指针）。

   大小有限（默认约几MB，如Linux中8MB），可能导致栈溢出（如递归过深）。

   后进先出（LIFO）结构。

堆（Heap）

 作用：存储动态分配的内存（如通过 malloc、calloc、realloc 分配）。

 管理方式：需手动分配和释放（free），否则会导致内存泄漏。

 特点：

 内存空间大（受系统虚拟内存限制）。

 分配速度较慢（需系统调用）。

 易产生内存碎片。

数据段（Data Segment）

  分为两部分：

  初始化数据段（.data）
  
  存储显式初始化的全局变量和静态变量（如 int a = 10;）。

  未初始化数据段（.bss）

  存储未初始化的全局变量和静态变量，程序启动时会被系统初始化为 0 或 NULL。

  特点：

  	生命周期为整个程序运行期间。

  	全局变量和静态变量在此存储。

代码段（Text Segment）

  作用：存储可执行指令（即编译后的机器代码）和常量字符串（如 "Hello"）。

  特点：

 	 只读（防止程序意外修改指令）。

  	可被多个进程共享（节省内存）。

命令行参数与环境变量

 位置：存储在栈的顶部。

 作用：存储 main 函数的参数 argc（参数个数）和 argv（参数数组），以及环境变量。

C语言中文件操作

输入流输出流

读取文件（输入流）

路径：文件在电脑的位置。(Linux显示当前路径pwd)
linux中需要改为英文名

export LANG=en_US
# 改为中文 export LANG=zh_CN.utf-8
xdg-user-dirs-gtk-update

相对路径：以当前项目开始
绝对路径：以盘符开始

转义字符

路径是以字符串的形式来表示的
\转义字符。打印一个路径需要写两个\。

读取数据

把本地文件中的数据读取到程序中来。

打开文件(fopen)
读数据(fgetc,fgets,fread)
关闭文件(fclose)
示例：
r:只读模式
w：只写模式（文件不存在创建文件，存在，清空文件。）
a:追加写出模式（文件不存在，创建新文件，文件已存在，不清空文件续写)
rb:同上操作二进制文件
wb:同上操作二进制文件
ab:同上操作二进制文件

#include <stdio.h>

int main() 
{
    // 打开文件（注意检查路径和扩展名）
    FILE* file = fopen("/home/aberoqin/Desktop/myfile/read/read.txt", "r");
    //判断文件是否存在，不存在打开失败
    if (file == NULL) 
    {
        perror("文件打开失败");
        return 1;
    }

    // 正确读取字符
    //读取数据fgetc一次读取一个字符，读不到返回-1;
    //fgetc如果读到了就返回读取的字符，读不到返回-1；
    int c;
    while ((c = fgetc(file)) != -1) 
    {  
        printf("%c", c);  
    }

    fclose(file);
    return 0;
}

利用fgets一次读一行数据

fgets一次读一行读不到返回NULL。

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件fopen
	FILE* file = fopen("/home/aberoqin/Desktop/myfile/read/read.txt","r");
    //利用fgets一次读取一行
    char arr[1024];
    //每次读取一行数据以换行符为准
    //读不到返回NULL
    char* str;
    while ((fgets(arr,1024,file))!=NULL)
    {
        printf("%s\n",str);
    }
    
    printf("%s\n",arr);
    fclose(file);
	return 0;
}

利用fread一次读取多个字节

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件fopen
	FILE* file = fopen("/home/aberoqin/Desktop/myfile/read/read.txt","r");
    //利用fread读取多字节
    //英文默认1个字节，中文默认2字节
    //每次尽可能把数组装满，返回当前读取到的有效字节个数。
    //文件100字节 数组长度30
    //第一次读取30字节，把数组装满，返回30/
    //第二次读取30字节，把数组装满，返回30
    //第三次读取30字节，把数组装满，返回30
    //第四次读取10字节，把数据放在数组中，返回10；
    //第五次没有数据读取了，返回0；
    char arr[1024];
    int n;
    while (fread(arr,1,1024,file)!=0)
    {
        printf("%s",arr);
    }
    

    fclose(file);
	return 0;
}

写出数据

打开文件fopen
写数据fputc fputs fwrite
关闭文件fclose
示例：

#include <stdio.h>

int main() 
{
    // fputc一次写一个字符，返回写出的字符
    // fputs一次写一个字符串，返回非负数，一般忽略返回值
    // fwrite 一次写读多个，返回写出的个数
    FILE* file = fopen("/home/aberoqin/Desktop/myfile/read/a.txt", "w");
    int c = fputc(97,file);
    printf("%c\n",c);
  //fputs,一次写出一个字符串。
  //如果写出失败会有一个EOF的错误
    int n = fputs("hello world",file);
    printf("%d\n",n);
    //fwrite一次读多个返回写出的字节个数。
    char arr[] = {97,98,99,100,101};
    int n2 = fwrite(arr,1,5,file);
    printf("%d\n",n2);


    fclose(file);
    return 0;
}

综合案例：拷贝文件

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件fopen
	FILE* file1 = fopen("/home/aberoqin/Desktop/myfile/read/a.txt","r");
    FILE* file2 = fopen("/home/aberoqin/Desktop/myfile/read/b.txt","w");
    char arr[1024];
    int n;
    while ((n = fread(arr,1,1024,file1))!=0)
    {
        fwrite(arr,1,n,file2);
    }
    

    fclose(file1);
    fclose(file2);
	return 0;
}