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1. 为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有#xff1a;
int val 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] {0}…本章重点 为什么存在动态内存分配 动态内存函数的介绍 malloc free calloc realloc 常见的动态内存错误 几个经典的笔试题 柔性数组
1. 为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有
int val 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间但是上述的开辟空间的方式有两个特点
空间开辟大小是固定的。数组在申明的时候必须指定数组的长度它所需要的内存在编译时分配。
但是对于空间的需求不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。 这时候就只能试试动态存开辟了。
2. 动态内存函数的介绍
2.1 malloc 和 free
C语言提供了一个动态内存开辟的函数
void* malloc (size_t size);这个函数向内存申请一块连续可用的空间并返回指向这块空间的指针。
如果开辟成功则返回一个指向开辟好空间的指针。如果开辟失败则返回一个NULL指针因此malloc的返回值一定要做检查。返回值的类型是void*所以malloc函数并不知道开辟空间的类型具体在使用的时候使用者自己来决定。如果参数size为0malloc的行为是标准是未定义的取决于编译器。
C语言提供了另外一个函数free专门是用来做动态内存的释放和回收的函数原型如下
void free (void* ptr);free函数用来释放动态开辟的内存。 如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的那free函数的行为是未定义的。 如果参数ptr是NULL指针则函数什么事都不做。
malloc和free都声明在stdlib.h头文件中。 举个例子 输出结果 2.2 calloc
C语言还提供了一个函数叫calloccalloc函数也用来动态内存分配。原型如下
void* calloc (size_t num, size_t size);函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间并且把空间的每个字节初始化为0。与函数malloc的区别只在于calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。 举个例子 输出结果 总结
所以如何我们对申请的内存空间的内容要求初始化那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。
2.3 realloc
realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。有时会我们发现过去申请的空间太小了有时候我们又会觉得申请的空间过大了那为了合理的时候内存我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。 函数原型如下
void* realloc (void* ptr, size_t size);ptr是要调整的内存地址size调整之后新大小返回值为调整之后的内存起始位置。这个函数调整原内存空间大小的基础上还会将原来内存中的数据移动到新的空间。realloc在调整内存空间的是存在两种情况 情况1原有空间之后有足够大的空间 情况2原有空间之后没有足够大的空间 以下代码是否正确 这样的赋值是错误的如果扩容失败返回NULL相当于把p指向为了NULL不仅扩容失败连自己开辟的空间也找不到了。正确写法如下 3. 常见的动态内存错误
对NULL指针的解引用操作
void test()
{int *p (int *)malloc(INT_MAX/4);*p 20;//如果p的值是NULL就会有问题//所以在开辟动态空间返回地址的时候我们要先判断返回值是否正确free(p);
}对动态开辟空间的越界访问
void test()
{int i 0;int *p (int *)malloc(10*sizeof(int));if(NULL p){exit(EXIT_FAILURE);}for(i0; i10; i){*(pi) i;//当i是10的时候越界访问}free(p);
}对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{int a 10;int *p a;free(p);//ok?
}使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test()
{int *p (int *)malloc(100);p;free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}对同一块动态内存多次释放
void test()
{int *p (int *)malloc(100);free(p);free(p);//重复释放
}动态开辟内存忘记释放内存泄漏
void test()
{int *p (int *)malloc(100);if(NULL ! p){*p 20;}
}int main()
{test();while(1);
}动态申请的内存空间不会因为出了作用域就自动销毁。 忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。 切记动态开辟的空间一定要释放并且正确释放 。
4. 几个经典的笔试题
题目1
void GetMemory(char *p)
{p (char *)malloc(100);
}void Test(void)
{char *str NULL;GetMemory(str);strcpy(str, hello world);printf(str);
}//结果如何
int main()
{Test();return 0;
}结果是会报错的。 原因GetMemory(str)里面传入了str然后再函数里面将开辟到的新空间的地址赋值给了p结束函数。 这里就出现问题了虽然我们传入的是指针类型的变量但是也没有什么了不起想要改变类型就要传入地址然后去解引用访问改变。 结果就是传值调用并没有对原有的地址进行改变。导致我们strcpy的时候str还是NULL那么NULL能进行拷贝嘛那自然而然就会报错。 printf(str)打印是没有问题的举个例子printf(“hello world”)本质上是把h的地址给了printf然后往下面连续打印。 注意的是这样写只能用于字符串形式单个字符以及整型都不可以进行输出打印。 正确写法 题目2
char *GetMemory(void)
{char p[] hello world;return p;
}void Test(void)
{char *str NULL;str GetMemory();printf(str);
}int main()
{Test();return 0;
}画图详解 正确写法 题目3
void GetMemory(char **p, int num)
{*p (char *)malloc(num);
}void Test(void)
{char *str NULL;GetMemory(str, 100);strcpy(str, hello);printf(str);
}int main()
{Test();return 0;
}这里主体并没有过错只是再最后程序结束的时候并没有释放掉这个动态开辟的空间所以我们还是需要手动释放一样。 正确写法 题目4
void Test(void)
{char* str (char*)malloc(100);strcpy(str, hello);free(str);if (str ! NULL){strcpy(str, world);printf(str);}
}int main()
{Test();return 0;
}这道题错误在于首先动态开辟了一块空间然后拷贝了一串数据进去再然后释放掉这块空间此时str的指向还是这块释放掉的动态空间的起始地址此时处于野指针状态。又再次对这块进行拷贝这里就错误了因为我们已经释放掉了这块空间这块空间已经不属于我们的了不能进行拷贝。只需要把这个free去掉保留这块动态空间即可再次进行拷贝。 5. 柔性数组 也许你从来没有听说过柔性数组flexible array这个概念但是它确实是存在的。 C99 中结构中的最 后一个元素允许是未知大小的数组这就叫做『柔性数组』成员。 例如
typedef struct st_type
{int i;int a[0];//柔性数组成员
}type_a;有些编译器会报错无法编译可以改成
typedef struct st_type
{int i;int a[];//柔性数组成员
}type_a;柔性数组的特点
结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配并且分配的内存应该大于结构的大小以适应 柔性数组的预期大小。
例如
//code1
typedef struct st_type
{int i;int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf(%d\n, sizeof(type_a));//输出的是4柔性数组的使用
//定义结构体
struct S
{int a;int arr[0];
};int main()
{struct S* s NULL;//开辟一个动态空间struct S* ps (struct S*)malloc(sizeof(struct S) 40);//检查返回地址if (ps NULL){perror(malloc);return 0;}s ps;s-a 100;int i 0;for (i 0; i 10; i){s-arr[i] i 1;}//打印printf(%d\n, s-a);for (i 0; i 10; i){printf(%d , s-arr[i]);}printf(\n);//增容struct S* ptr realloc(s, sizeof(struct S) 60);if (ptr NULL){perror(realloc);return 0;}s ptr;s-a 15;for (i 0; i 15; i){s-arr[i] 15 - i;}//打印printf(%d\n, s-a);for (i 0; i 15; i){printf(%d , s-arr[i]);}printf(\n);free(s);s NULL;return 0;
}输出结果 本章完~
