08 – 数据结构基础知识补充

内存分类

一、静态 / 全局内存（程序运行期间一直存在）

特点：全局变量和静态变量（用static声明）的内存，在程序启动时分配，程序结束才释放。
通俗理解：像「公共仓库」，一旦创建就一直存在，所有需要的地方都能访问（全局变量），或在特定范围内持续保留（静态变量）。

#include <stdio.h>

// 全局变量（属于静态/全局内存）
int global_var = 10;  

void show_static() {
    // 静态变量（属于静态/全局内存）
    static int static_var = 20;  
    static_var++;  // 每次调用都会保留上一次的值
    printf("静态变量: %d\n", static_var);
}

int main() {
    printf("全局变量初始值: %d\n", global_var);  // 输出10
    global_var = 100;  // 修改全局变量
    printf("修改后全局变量: %d\n", global_var);  // 输出100

    show_static();  // 第一次调用：静态变量=21
    show_static();  // 第二次调用：静态变量=22（值被保留）
    return 0;
}

解释：

global_var是全局变量，整个程序都能访问，修改后值会一直保留。
static_var是函数内的静态变量，虽然在函数里声明，但不会因函数结束而消失，下次调用函数时会继续使用上次的值。

二、自动内存（栈内存，函数调用时临时创建）

特点：函数内的普通局部变量（不用static声明），内存由编译器自动分配 / 释放，函数调用时创建，函数返回时销毁。
通俗理解：像「临时储物柜」，只在函数执行期间使用，函数结束后里面的东西就被清空，下次再调用函数时会重新分配新的空间。

#include <stdio.h>

void temp_var_demo() {
    int temp = 100;  // 自动内存（栈内存）
    printf("函数内temp值: %d\n", temp);  // 输出100
}  // 函数结束，temp的内存被自动释放

int main() {
    temp_var_demo();  // 调用函数，temp被创建并使用
    // 下面这行代码会报错：temp是函数内的局部变量，main函数无法访问
    // printf("函数外temp值: %d\n", temp);  
    return 0;
}

解释：

temp是temp_var_demo函数内的局部变量，只在函数执行时存在。函数结束后，temp的内存会被自动回收，其他函数（如main）无法访问它。

三、动态内存（堆内存，手动分配和释放）

特点：通过malloc/calloc等函数手动申请内存，需用free手动释放（否则会内存泄漏）。内存生命周期由代码控制，不依赖函数调用。
通俗理解：像「自己租的仓库」，需要时自己申请（malloc），不用了自己退租（free），租期完全由你决定。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // 包含malloc和free的函数声明

// 函数返回动态分配的内存地址
int* create_dynamic_memory(int size) {
    // 申请能存size个int的内存（每个int占4字节，共4*size字节）
    int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));  
    if (arr == NULL) {  // 检查是否分配成功（内存不足时可能失败）
        printf("内存分配失败！\n");
        exit(1);  // 异常退出程序
    }
    // 初始化内存（比如全部设为0）
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = i;
    }
    return arr;  // 返回内存地址（函数结束但内存不会被释放）
}

int main() {
    int* my_arr = create_dynamic_memory(5);  // 调用函数，获得动态内存

    // 使用内存（输出：0 1 2 3 4）
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", my_arr[i]);
    }

    free(my_arr);  // 手动释放内存（必须！否则内存泄漏）
    my_arr = NULL;  // 避免“野指针”（指向已释放内存的指针）
    return 0;
}

解释：

malloc申请的内存不会因函数（如create_dynamic_memory）结束而自动释放，必须用free手动释放。
如果忘记free，这部分内存会一直被占用（内存泄漏），直到程序结束。

总结对比

内存类型	分配方式	释放方式	生命周期	典型用途
静态 / 全局内存	程序启动时自动分配	程序结束时自动释放	程序运行全程	全局状态、需要跨函数保留的值
自动内存（栈）	函数调用时自动分配	函数返回时自动释放	函数执行期间	临时计算的局部变量
动态内存（堆）	手动调用`malloc`等	手动调用`free`释放	手动控制（直到`free`）	需要灵活控制大小或跨函数使用的内存