文章目录
- 1.为什么存在动态内存分配
- 2.动态内存函数的介绍
- malloc
- free
- calloc
- realloc
- 3.常见的动态内存错误
- 4.几个经典的笔试题
- 5.c/c++内存开辟
- 6.柔型数组
1. 为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存分配方式
int val=20; //在栈空间上开辟四个字节
char arr[20]={0};//在栈空间开辟10个连续的字节
我们看一看出这两种内存 空间开辟的大小是固定的，但是当空间需求大于开辟的这固定的空间时就不满足需求了，我们需要试试动态内存开辟
2.动态内存函数的介绍：
2.1 malloc 和free
void*malloc(size_t size)
如果开辟成功返回指向开辟空间的地址
如果开辟失败则返回NULL;
返回值的类型是void*，所以malloc不知道开辟空间的类型，具体在使用时使用者自己决定。
free
free用来释放动态空间开辟的内存
void*free（void*ptr）
如果ptr是NULL，则free函数啥事都不干
我们来具体看一个例子：
#includeint main() { int* ptr = NULL; int num = 10; ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int)); //printf("%pn", ptr); if (ptr == NULL) { return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < num; i++) { *(ptr + i) = 0; } free(ptr); //printf("%pn", ptr); ptr = NULL; return 0; }
这里要注意最后的ptr要把它赋值为NULL,因为ptr所指向的空间已经被释放，ptr没有指向空间了，如果不把它置为空指针，那么它就会成为一个野指针。
2.calloc
void*calloc(size_t num,size_t size)
这个函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并把里面所有的元素初始化为0
如果开辟成功，就返回指向这块空间的地址，如果开辟失败就返回空指针。
与malloch函数的区别是calloc在返回地址之前把申请空间的每个字节初始化为0.
int main()
{
int* ptr = NULL;
int num2 = 10;
ptr = (int*)calloc(num2, sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < num2; i++)
{
printf("%d", *(ptr + i));//没有被赋值之前所有的元素被初始化为了0；
}
// //for (i = 0; i < num2; i++)
// //{
// // *(ptr + i) = i;
// //}
// //for (i = 0; i < num2; i++)
// //{
// // printf("%d", *(ptr + i));
// //}
free(ptr);
ptr = NULL;
return 0;
}
一开始10个元素被初始化为了0.
3.realloc
有时候我们会发现我们开辟的空间太大了，或者太小了，需要对内存的大小做一个合理的调整，那么realloc函数就可以对做到对动态开辟内存大小的调整。
void*realloc（void*arr,size_t size）
ptr为需要调整的内存地址，size调整之后的新大小，返回值为调整之后的内存新地址，这个函数在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在调整内存空间存在两种情况：
情况1.当是情况1的时候，原有空间有足够大的空间，要拓展内存就直接原有内存之后之间追加空间，原来空间的数据不发生变化。
情况2：当是情况2的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，拓展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的空间来使用。
3.常见的动态内存错误：
3.1对NULL指针的解引用操作：
char*arr=(char*)malloc(10*sizeof(char)) *arr=20; free(char);
我们知道如果内存开辟一旦失败，那么就会返回空指针，显然对空指针解引用是一种错误的做法。
3.2对动态开辟空间的越界访问：
void test（）
{
int*arr=(int*)malloc(10*sizeof(int));
if(arr==NULL)
{
return;
}
for(i=0;i<11;i++)
{
*（arr+i）=i；
}
free(arr);
}
3.3对非动态内存开辟内存使用free释放。
void test（）
{
int arr[]={1,2,3,4,5};
free(arr);
}
3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分.
void test（）
{
int*p=calloc（10，sizeof（int））;
int i=0;
for(i=0;i<9;i++)
{
*p=i;
p++;
}
free（p）;
}
由图我们知道循环一共循环9次，p每次都会加1.
此时free(p)释放的仅仅是p后边的这4个字节的空间。
3.5 对同一块动态内存多次释放：
void test（）
{
int*p=（int*）malloc（100）；
free（p）;
free(p);
}
3.6 动态内存开辟忘记释放（内存泄漏）
void test()
{
int*p=(int*)malloc(100);
if(NULL!=p)
{
*p=20;
}
}
int main()
{
test();
while(1);
}
忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
4.几个经典的笔试题：
4.1
void GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
}
在这里p是一个局部变量，p存放的是开辟的这个空间的地址，str里存放的是NULL,p随着函数的调用而销毁，GetMemory传的是形参str并没有改变为p， hello world拷贝hello world到空指针肯定不行，另一方面，p已被销毁，而开辟的空间并没有被释放，这也会造成数据泄漏。
这道题正确的做法有两种：
void GetMemory(char** p)
{
*p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str);
//str存放的就是动态开辟的100字节的地址
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
//释放
free(str);
str = NULL;
}
第一种做法是把指针的地址传过去，这时str里存放的就是开辟的内存空间的地址
void GetMemory(char*p)
{
p=(char*)malloc(100);
return p;
}
void Test(void)
{
char*str=NULL;
str=GetMemory(str);
strcpy(str,"hello world);
printf(str);
free(str);
str=NULL;
}
第二种方法是用str来接受p，这样即使变量p销毁了，也会接收到开辟的空间的地址。
4.2
char* GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
在这里p这个数组会随着函数被调用而销毁，p这个数组首元素的地址被返回，由str来接收，但str已经成为了一个野指针，因为str指向的p数组被销毁。
4.3
void GetMemory(char** p, int num)
{
*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
}
这道题目因为最终没有释放回收str所指向的空间，会造成内存泄漏。
4.4
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
由图开辟一段空间并把空间的地址传给了str，然后把hello 拷贝到了开辟的空间里去了，此时free（str） ，这块空间被回收，此时str成为了一个野指针，当我们在想把world拷贝到这个开辟的空间里，肯定是不可能的了。
5.c/c++程序的内存开辟：
。序内存分配的几个区域： 1.栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结 束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是 分配的内存容量有限。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返 回地址等。 2.堆区（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。分 配方式类似于链表。 3.数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。 4.代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。 有了这幅图，我们就可以更好的理解在《C语言初识》中讲的static关键字修饰局部变量的例子了。 实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。 但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序 结束才销毁 所以生命周期变长。
6.柔性数组
在c99中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做柔型数组的成员。
typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];
}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[];
}type_a;
柔性数组的特点：
1.结构中的柔型数组成员前面必须有至少一个其它成员。
2.sizeof返回的这种结构大小不包括柔型数组的内存
3.包含柔性数组成员的结构用malloc（）函数进行内存的动态分配，并且分配的内存大小应大于结构的大小，以适应柔型数组的预期大小。
typedef struct st_type
{
int i;
int a[];
}type_a;
printf("%dn",sizeof(type_a));//结构体的大小不包括柔性数组的内存
6.2柔型数组的使用：
struct s
{
int n;
int arr[];
};
#include
#include
int main()
{
struct s* pr = (struct s*)malloc(sizeof(struct s) + 40);
if (pr == NULL)
{
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
pr->arr[i] = i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d", pr->arr[i]);
}
struct s* ptr = (struct s*)realloc(pr, sizeof(struct s) + 80);
if (ptr != NULL)
{
pr = ptr;
}
free(pr);
pr = NULL;
return 0;
}
struct s
{
int n;
int*arr;
};
#include
#include
int main()
{
struct s* pr = (struct s*)malloc(sizeof(struct s));
if (pr == NULL)
{
return 1;
}
pr->arr = (int*)malloc(40);
if (pr->arr == NULL)
{
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
pr->arr[i] = i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d", pr->arr[i]);
}
int* ptr = realloc(pr->arr, 80);
if (ptr != NULL)
{
pr = ptr;
}
free(pr->arr);
free(pr);
pr = NULL;
return 0;
}
上述代码1和代码2都可以实现这两个功能，但是代码1有两个好处：第一个好处是方便内存释放只需free一次，把所有的内存释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度，连续的内存有利于提高访问速度，也有利于减少内存碎片。
