C语言进阶(十三) - 动态内存管理例题分析

• 前言
• 1.
• • 结果分析
  • 改正或改进
• 2.
• • 结果分析
  • 改进或改正
• 3.
• • 结果分析
• 4.
• • 结果分析
  • 改进或改正
• 结语

本节主要分析几个例题，以此来稍微加深对动态内存管理的认识。

#include 
#include 

void GetMemory(char* p){
	p = (char*)malloc(100);
}

void Test(void){
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
}

int main() {
	Test();
	return 0;
}

main()函数调用Test()函数，之后Test()函数调用GetMemory()函数。

字符指针str传入了函数GetMemory()，GetMemory()函数的参数也是字符指针，故字符指针str实际上是传值调用，传的是str的值。相当于在内存的栈区创建了以个字符指针p接收了字符指针str的值NULL。

在GetMemoey函数内部，指针p指向了malloc()函数开辟的100个字节的空间的起始位置。p中存放的是该内存空间的起始地址。之后GetMemory函数调用结束，并且没有返回值，指针p由于是在GetMemory()函数内部，是局部变量，所以p其所在的内存块就随着函数调用结束而销毁了。此时p所指向的空间还未被释放free()，并且由于函数GetMemory()调用已经结束了没有任何一个指针指向这块开辟的空间，属于内存泄漏的情况。

回到Test()函数内部继续执行程序，此时由于指针p是指针str的一份临时拷贝，指针p发生什么都不会影响指针str的值，故字符指针str的值还是NULL。接着函数strcpy()执行操作：把字符串"hello world"拷贝到指针str所指向的空间。但是str的值是NULL，指针str就是一个空指针，没有明确的指向，拷贝会发生错误导致程序停止。

#include 
#include 
//返回动态开辟的空间的起始地址
char* GetMemory(){
	char* p = (char*)malloc(100);
	return p;
}

void Test(void){
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}

int main() {
	Test();
	return 0;
}

运行结果：

#include 
#include 

char* GetMemory(void) {
    char p[] = "hello world";
    return p;
}
void Test(void) {
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}
int main() {
    Test();

	return 0;
}

运行结果：

main()函数调用Test()函数，之后Test()函数调用GetMemory()函数。

在GetMemory()函数内部，p是局部字符数组名，该数组存放了一个字符串"hello world"，GetMemory()函数返回了局部字符数组名，也就是数组首元素的地址。

在GetMemory函数结束调用之后其内部所有数据都被销毁，包括局部字符数组，其所在内存区域被操作系统回收了，Test()函数内字符指针str接受的是已经被回收内存区域的地址，故str是野指针，指向了不属于本程序的已经被回收的内存区域。此时这个内存区域存放的是什么我们并不知道，输出的内容当然也是未知的。

定义函数时可以返回局部变量的值，这个值可以被外部变量接收；不要返回局部变量的地址，这没有意义。还会导致接受这个地址的指针成为野指针。

#include 

int* test() {
    int a = 20;
    return &a;
}
int main() {
    int* p = test();
    //printf("%dn", 10);
    printf("%dn", *p);

    return 0;
}

运行结果：

#include 

int* test() {
    int a = 20;
    return &a;
}
int main() {
    int* p = test();
    printf("%dn", 10);
    printf("%dn", *p);

    return 0;
}

运行结果:

每一次调用函数都会开辟函数栈帧，函数调用完成返回后栈帧被操作系统回收。回收之后，开辟且已经被回收的空间里存放的值是否还是原来的值是未知的，如果又开辟了新的函数栈帧，那么会覆盖原来的已被回收的（旧的）函数栈帧。

#include 
#include 

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;
}

运行结果：

main()函数调用Test()函数，之后Test()函数调用GetMemory()函数。

Test()函数中字符指针str的地址和整型100传入了GetMemory()函数。GetMemory()函数分别形参用二级指针p和整型num正确接收了。之后在GetMemory()函数内部，二级指针p解引用一次找到了Test()函数内的一级指针str，相当于一级指针str接收malloc()分配的内存空间的起始地址。之后GetMemory()函数调用结束回到Test()函数。

指针str中存放的是动态开辟的内存的起始地址。strcpy()函数把字符串"hello"拷贝到指针str所指向的空间。printf()函数打印指针str所指向的字符串。之后Text()函数调用结束并返回到main()。之后main()函数执行结束并返回0，程序结束。

#include 
#include 

void Test(void){
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
    //free之后直接没有把指针str置为空指针，str就是野指针。
    //直接使用野指针会出问题。
	free(str);
    
	if (str != NULL){
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}

int main() {
	Test();

	return 0;
}

main()函数调用Text()函数。

Test()函数内部，指针str指向了malloc()分配的内存空间的起始地址。但是也会有malloc()分配内存失败的情况，此时str存放的是NULL。应该要有对str是否是NULL的检查。

strcpy()函数把字符串"hello"拷贝复制到指针str所指向的内存空间，之后free()函数释放掉指针str所指向的动态分配的内存空间。注意之后的指针str没有被置为NULL，指针str还是指向了已经被释放掉的那片内存区域的起始地址。这时指针str就是一个野指针。很危险。

if判断str是否是空指针，我们已经直到str不是空指针，指向了已经不属于本程序的内存的地址。判断成立执行以下操作：strcpy()函数将会把字符串"world"拷贝复制到指针str所指向的空间，这个操作属于非法访问内存，程序虽然还能够把字符串输出到控制台，但这个程序也是有着问题的。

#include 
#include 

void Test(void){
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
    //
	free(str);
    str = NULL;
    
	if (str != NULL){
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}

int main() {
	Test();

	return 0;
}

有关动态内存管理中代码可能会出现显而易见的错误，这当然很好改正。比如对接收malloc()、calloc()、realloc()的空间的起始地址的指针进行有效性检查、释放指针所指向的动态开辟的内存空间后及时把指针置为NULL等。也有写逻辑上的漏洞并不好看出来，需要我们认真思考和寻找。

END