第五十四天学习记录：C语言进阶：动态内存管理Ⅱ

常见的动态内存错误

1、对NULL指针的解引用操作

int* p=(int*)malloc(4);
//p进行相关的判断
*p=10;//malloc开辟空间失败，有可能对NULL指针解引用
free(p);
p=NULL;

2、对动态开辟的内存的越界访问

int* p=(int*)malloc(40);//10个int
if(p!=NULL)
{
	int i=0;
	//越界
	for(i=0;i<=10;i++)
	{
		*(p+i)=i;
	}
	free(p);
	p=NULL;
}

3、对非动态开辟内存的free

int a=10;
int* p=&a;
//...
//对非动态开辟内存的free
free(p);

4、使用free释放动态开辟内存的一部分

int* p=(int*)malloc(40);
if(p!=NULL)
{
	int i=0;
	for(i=0;i<10;i++)
	{
		*p++ = i;
	}
	free(p);
	p=NULL;
}

5、对同一块动态内存多次释放

int* p=(int*)malloc(40);
if(p!=NULL)
{
	//使用
	free(p);
	//...
	free(p);
}

6、动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

int main()
{
	int i = 0;
	while (1)
	{
		++i;
		printf("%d\n", i);
		malloc(1);
	}
	return 0;//死机警告！！！不要轻易尝试
}

问：realloc的第一个参数的指针地址必须是malloc或calloc创建的在堆上的地址吗？
ChatAI答：
是的，realloc 的第一个参数必须是由 malloc、calloc 或 realloc 函数返回的指针，且该指针必须指向堆上申请的内存空间。如果该指针不合法，也就是不是由上述函数返回的指针，或者指向的不是堆上的内存空间，那么 realloc 可能会导致未定义的行为。

问：realloc的第一个参数的指针也可以为NULL
ChatAI答：
是的，realloc 函数的第一个参数也可以是 NULL 指针。如果第一个参数是 NULL，那么 realloc 的行为和 malloc 的行为是等价的，如果分配内存成功，realloc 将会返回一个指向新内存块的指针。

例如下面的代码可以在堆上分配一段初始化为 0 的内存空间：

int *p = NULL;
p = realloc(p, sizeof(int) * 10);
if (p == NULL) {
    // 分配内存失败的处理
    printf("realloc failed");
} else {
    // 分配内存成功的处理，继续使用 p 指向的内存空间
    printf("realloc succeeded");
}

在函数调用后，如果 realloc 成功了，那么 p 将会指向一个大小为 10 个整数的内存块，并且内存块中的每个整数都将会被初始化为 0。如果 realloc 调用失败了，那么 p 会继续指向 NULL，程序会打印 “realloc failed”。

问：多次free(NULL);也不会报错吗？
ChatAI答：
在 C 语言中，多次调用free(NULL)不会导致程序崩溃或错误。因为在 C 标准中，对 NULL 指针调用 free 函数是被允许的，且不会影响程序的执行。

值得注意的是，在多次释放同一个内存指针时,可能会导致不可预测的错误，这应该避免这种情况的发生，通常情况下在free 之后将指针置空，避免出现重复释放的问题。

例题1：
请问以下代码会有什么样的结果？

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

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

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

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

1、运行代码程序会出现崩溃的现象
2、程序存在内存泄漏的问题
str以值传递的形式给p
p是GetMemory函数的形参，只能函数内部有效
等GetMemory函数返回之后，动态开辟内存尚未释放
并且无法找到，所以会造成内存泄漏

改进1：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

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

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

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

改进2：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

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

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

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

例题2：
请问以下代码会有什么样的结果？

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

char* GetMemory()
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}

void Test()
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}

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

非法访问。
p的内容已被回收，但地址返回了。

例题3：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

void GetMemory(char **p,int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}

void Test()
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str,100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
}

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

内存泄漏。

例题4：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

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

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

非法访问。
篡改动态内存区的内容，后果难以预料，非常危险。
因为free(str);之后，str成为野指针。if (str != NULL)不起作用。

在这里插入图片描述
图片转自比特科技

C/C++程序内存分配的几个区域：
1、栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的储存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。

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除了作用域就销毁。
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。

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