一、位运算

位运算仅支持整型和字符型数据类型。

位运算符是直接对二进制数进行操作的运算符。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv)
{
    //两数进行交换 只能是整形变量
    int a = 10;
    int b = 20;
    a ^= b;
    b ^= a;
    a ^= b;
    printf("a is %d ,b is %d\n", a, b);

    int testa = 0xa5;
    // a5 的bit6,3  置1
    // 1 << 6--00000001 -> 01000000
    testa = testa | (1 << 6) | (1 << 3);
    printf("testa is %d\n", testa);

    //  a5 的bit3  清零 0
    testa = 0xa5;
    testa = testa & ~(1 << 3); //等价于 testa &= ~(1 << 3)
    return 0;
}
  

二、内存管理

2.1 内存空间介绍

       当 ./a.out 运行后，操作系统会为其分配一个虚拟地址空间，从低地址到高地址通常分为以下几个主要区：

注意：

① 地址增长方向：

• 栈 → 向低地址增长（由高地址向低地址扩展）
• 堆 → 向高地址增长（由低地址向高地址扩展）
• 两者相向而行，中间是共享库区域，最大限度利用虚拟地址空间

② 内存管理权归属：

• 栈：编译器自动管理，无需程序员干预

• 堆：程序员手动管理（申请/释放），更灵活但也更容易出错，可以在程序运行时，需要内存的时候，在堆中申请。

2.2 动态内存函数

① void *malloc(size_t size)

malloc是动态分配堆空间内存 ，size 参数是需要分配的内存大小（字节）。 返回值是分配到堆内存空间的首地址值。地址值需要保留好，直到调用free释放。 释放堆内存空间， 参数如要传入当时malloc的返回值。这个值要和但是分配空间的地址值一致。

② void free(void *ptr)

free是释放动态分配的堆内存，ptr是要释放的内存地址（必须是malloc返回的地址）

释放完后应立即将指针置为NULL（ptr =NULL）， 不然ptr 是野指针。 也不要试图去访问原来的堆空间数据。 从逻辑上认为，堆空间数据生命周期结束。

③ 注意：

free() 释放内存后，数据是否保留完全取决于后续内存的使用情况：若系统内存空间使用紧张，则free后的空间立马被使用，数据被覆盖。若空间使用不紧张，则数据保留不被覆盖

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>
int	main(int argc, char **argv)
{    
    int a =20;  // 局部变量
    int* p = &a;  // 指针指向了一个局部变量 
    printf("栈空间 p is %p\n",p);
    // q 接收堆空间后，指针本身就不应在发生变化。 指针指向的内容，任意修改
    // int*  const q = malloc(); 
    int *  q = (int*)malloc(sizeof(int)); // void*  0x1000，在堆区申请4字节空间

    *q = *p; //q 指向堆内存，p 指向栈内存，两者独立
    printf("堆空间 q is %p\n",q);

    printf("*q is %d ,*p is %d\n",*q,*p);
    free(q); // 归还空间 , q中依然存储堆空间的地址值 ，q为野指针 .释放后的空间不要在去访问
    q = NULL; // 空指针。将q置为NULL，防止野指针
   
    // q = &a;//  错误1， 丢失了堆空间的地址。
    // free(q);  // free(): invalid pointer 释放了栈空间

    //q++; //指针偏移，指向1004
    //free(q); //  free(): invalid pointer
    //free() 只能释放 malloc 返回的原始地址
    //释放非原始地址会导致堆结构破坏，程序崩溃    
    return 0;
}

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

void fun(char** p) // p 是二级指针
{
    *p = (char*)malloc(100);  // 修改 main 中的 p
}

int main()
{
    char* p = NULL;
    // 把一个指针当作参数传递，并且需要在被函数中修改指针本身，就需要传递本指针的地址，也就是二级指针。
    fun(&p);  // 传递 p 的地址（即二级指针）

    strcpy(p, "hello");
    printf("p is %s\n", p);

    free(p); // 释放堆内存
    p = NULL; // 防止野指针
    return 0;
}

2.3 内存泄漏（Memory Leak）

① 内存泄漏：程序在动态申请内存（堆区）后，没有及时释放或失去了对这块内存的控制，导致该内存无法被再次使用，直到程序结束。

② 仅申请堆内存空间而不释放，会导致系统内存耗尽，最终引发程序异常终止。

void func() {
    int *p = (int*)malloc(100 * sizeof(int));
    // 使用 p ...
    // ❌ 忘记调用 free(p);
}  // 函数结束，p 被销毁，但堆内存仍被占用
说明：反复调用该函数，每次泄漏 100 个 int，内存耗尽，最终系统无可用内存
后续 malloc 返回 NULL，程序崩溃或行为异常
最终系统因频繁缺页中断而变慢，性能下降

③ 申请堆空间后，若保存堆地址的指针意外被覆盖，将导致原有的堆空间无法访问，从而造成内存泄漏。

int *p = (int*)malloc(100 * sizeof(int));
// 使用 p ...
p = (int*)malloc(200 * sizeof(int));  // ❌ 重新赋值，覆盖了原地址
// 第一块 100 个 int 的内存永远丢失了，无人指向，无法访问，无法释放

注意：程序进程结束后，系统OS 会回收所有内存，但长期运行的程序（服务器）必须避免泄漏。