1.7.1.什么是堆（heap）

内存管理对OS来说是一件非常复杂的事，因为首先内存容量大，其次内存需求在时间和大小块上没有规律（OS上运行着几十、几百、几千个进程随时都会申请或者释放内存，申请或者释放的内存块大小随意）。

堆这种内存管理方式特点就是自由（随时申请、释放；大小块随意）。堆内存是OS划归给堆管理器（OS中的一段代码，属于OS的内存管理单元）来管理的，然后向使用者（用户进程）提供API（malloc、free）来使用堆内存。

我们会在需要内存容量比较大，需要反复使用及释放时，会使用堆内存。很多数据结构（譬如链表）的实现都需要使用堆内存。

1.7.2.堆管理内存的特点（大块内存、手工分配&使用&释放）

特点1：容量不限（常规使用的需求容量都能满足）。

特点2：申请及释放都需要手工进行，手工进行的含义就是需要写代码明确申请malloc和释放free。如果申请内存并使用后未释放，这段内存就丢失了（在堆管理器的记录中，这段内存仍然属于你这个进程，但是进程自己又以为这段内存已经不用了，再用的时候又会去申请新的内存块，这就叫吃内存。），称为内存泄露。。。在C/C++语言中，内存泄露是最严重的程序bug，这也是Java/C#等语言比C/C++优秀的地方。

1.7.3.C语言操作堆内存的接口（malloc、free）

堆内存释放时最简单，直接调用free释放即可。 void free(void *ptr)

堆内存申请时，有3个可选择的类似功能的函数：malloc、calloc、realloc

void *malloc(size_t size);  

void *calloc(size_t nmemb, size_t size); //nmemb个单元，每个单元size字节

void *realloc(void *ptr, size_t size); //改变原来申请的空间的大小

譬如要申请10个int元素的内存：

malloc(40);         malloc(10*sizeof(int));

calloc(10, 4);        calloc(10, sizeof(int));

数组定义时必须同时给出数组元素的个数（数组大小），而且一旦定义再无法更改。在Java等高级语言中，有一些语法技巧可以更改数组大小，但其实这只是一种障眼法。它的工作原理是：先重新创建一个新的数组大小为要更改后的数组，然后将原数组的所有元素复制进新的数组，然后释放掉原数组，最后返回新的数组给用户。

堆内存申请时必须给定大小，然后一旦申请完成大小不能更改，如果要变更，只能通过realloc接口。realloc的实现原理类似于上边说的Java中的可变大小的数组的方式。

1.7.4.堆的优势和劣势（管理大块内存、灵活、容易内存泄露）

优势：灵活

劣势：需要人为处理各种细节，所以容易出错

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