C语言中堆上内存分配和栈上变量的区别及使用malloc和calloc在堆上分配内存

在C语言中，我们经常需要在程序运行时动态地分配内存。堆和栈是两个常用的内存分配方式。区别在于栈上的变量由编译器自动管理，而堆上的内存则需要手动分配和释放。

为在堆上分配内存，我们通常会使用两个函数：malloc和calloc。它们的功能类似，都可以用来分配指定大小的内存块。其中，malloc需要传入一个代表要分配的字节数的参数，而calloc则需要传入两个参数，表示要分配的元素个数和每个元素的字节大小。

以使用malloc函数为例，代码如下：

```c

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

```

这段代码会在堆上分配10个整型的内存，并把分配到的内存的首地址赋给b。需要注意的是，使用malloc分配的数组看起来和直接声明的数组类似，一样可以通过下标访问和使用。但是，其本质不同，一个在栈上，一个在堆上。

对比汇编代码可以更好地理解这个区别。关于栈上变量a和堆上变量b的汇编有很大不同，无论是声明还是访问。具体来说，int a[10]并不对应任何汇编。这句话只是告知编译器，在栈上预定10个int的空间，好吧a[0]、a[1]...映射到栈上。a的地址并不存储在堆或栈上，而是被写进了汇编码的操作数。而malloc函数的调用，则会有实际代码执行，并且把堆上的地址存入b。b是栈上的一个变量。

对a[0]和a[6]的赋值代码需要三条语句，调入一个int的字节数4，计算与a[0]的地址偏移，根据栈底指针ebp算出编译器决定的a[0]位置ebp 2Ch，然后加上偏移得到a[i]的位置并操作。而对b[0]和b[6]的赋值代码需要四条语句，调入一个int的字节数4，计算与b[0]的地址偏移，从栈上的指针变量b获得堆上b[0]的地址，再根据b[0]算出b[i]在堆上的位置并操作。

通过上述对比，我们可以更形象地认识到使用malloc函数，栈上的变量b持有堆上b[0]所在的地址。而直接声明变量int a[10]，则a不存在，a[0]是一个地址常量，由编译器写进汇编。

综上所述，堆和栈的内存分配方式各有优缺点，需要根据具体情况进行选择。同时，使用malloc和calloc函数在堆上分配内存时需要注意及时释放内存避免内存泄漏。

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