C语言——O / 动态内存管理

一、为什么要有动态内存分配

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，必须指定数组的⻓度，数组空间⼀旦确定了⼤⼩不能调整
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。
C语⾔引⼊了动态内存开辟，让程序员⾃⼰可以申请和释放空间，就⽐较灵活了。

二、malloc 和 free

1、malloc

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0，malloc的⾏为是标准是未定义的，取决于编译器。

2、free

C语⾔提供了另外⼀个函数free，专⻔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 都在 stdlib.h 头文件中

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int num = 0;
scanf("%d", &num);
int arr[num] = {0};
int* ptr = NULL;
ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
{
int i = 0;
for(i=0; i<num; i++)
{
*(ptr+i) = 0；
}
}
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
ptr = NULL;//是否有必要？
return 0;
}


三、calloc和realloc

1、calloc

C语⾔还提供了⼀个函数叫 calloc ， calloc 函数也⽤来动态内存分配。原型如下：
1 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：
 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if(NULL != p)
{
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d ", *(p+i));
}
}
free(p);
p = NULL;
return 0;

所以如果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、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

情况1
当是情况1的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，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，扩展的⽅法是：在堆空间上另找⼀个合适⼤⼩的连续空间来使⽤。这样函数返回的是⼀个新的内存地址。
由于上述的两种情况，realloc函数的使⽤就要注意⼀些。
 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *ptr = (int*)malloc(100);
if(ptr != NULL)
{
//业务处理
}
else
{
return 1;
}
//扩展容量
//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中
int*p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
return 0;
}


四、常见的动态内存的错误

1、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
free(p);
}

2、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(i=0; i<=10; i++)
{
*(p+i) = i;//当i是10的时候越界访问
}
free(p);
}

3、对非动态开辟内存使用 free 释放

void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//ok?
}

4、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
}

5、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
}

6、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);
}

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。

五、动态内存经典笔试题分析

1、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);
}

请问运⾏ Test 函数会有什么样的结果？
 

2、题⽬2：

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

请问运⾏Test 函数会有什么样的结果？


3、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);
}

请问运⾏ Test 函数会有什么样的结果？
 

4、题目4：

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

请问运⾏ Test 函数会有什么样的结果？

六、柔性数组

也许你从来没有听说过柔性数组（flexiblearray）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;

1、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：

typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
return 0;
}

2、柔性数组的使用

//代码1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{
p->a[i] = i;
}
free(p);
return 0;
}

这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

3、柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为下⾯的结构，也能完成同样的效果。

//代码2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{
int i;
int *p_a;
}type_a;
int main()
{
type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));
//业务处理
for(i=0; i<100; i++)
{
p->p_a[i] = i;
}
//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;
return 0;
}

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 ⽅法1 的实现有两个好处：

第⼀个好处是：⽅便内存释放
如果我们的代码是在⼀个给别⼈⽤的函数中，你在⾥⾯做了⼆次内存分配，并把整个结构体返回给⽤⼾。⽤⼾调⽤free可以释放结构体，但是⽤⼾并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望⽤⼾来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存⼀次性分配好了，并返回给⽤⼾⼀个结构体指针，⽤⼾做⼀次free就可以把所有的内存也给释放掉。

第⼆个好处是：这样有利于访问速度.
连续的内存有益于提⾼访问速度，也有益于减少内存碎⽚。（其实，我个⼈觉得也没多⾼了，反正你跑不了要⽤做偏移量的加法来寻址）

七、总结C/C++中程序内存区域划分

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。
 

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：/a/356571.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

Java - JDBC

Java - JDBC

Java - JDBC 文章目录 Java - JDBC引言JDBC1 什么是JDBC2 MySQL数据库驱动3 JDBC开发步骤4 具体介绍 引言 思考: 当下我们如何操作数据库&#xff1f; 使用客户端工具访问数据库&#xff0c;手工建立连接&#xff0c;输入用户名和密码登录。编写SQL语句&#xff0c;点击执行…
阅读更多...
每日OJ题_算法_前缀和②_牛客DP35 【模板】二维前缀和

每日OJ题_算法_前缀和②_牛客DP35 【模板】二维前缀和

目录 二维前缀和原理 ②牛客DP35 【模板】二维前缀和 解析代码 二维前缀和原理 在一维数组前缀和算法的基础上&#xff0c;想到&#xff1a;计算二维数组前缀和&#xff0c;不就和计算一维数组前缀和一样&#xff0c;即计算每一个位置的前缀和就相当于&#xff1a; 此位置的…
阅读更多...
微信小程序开发学习笔记《13》WXS脚本

微信小程序开发学习笔记《13》WXS脚本

微信小程序开发学习笔记《13》WXS脚本 博主正在学习微信小程序开发&#xff0c;希望记录自己学习过程同时与广大网友共同学习讨论。建议仔细阅读对应官方文档 一、WXS介绍 WXS ( WeiXin Script)是小程序独有的一套脚本语言&#xff0c;结合WXML&#xff0c;可以构建出页面的…
阅读更多...
【Java与网络2】：HTTP核心知识与Curl工具

【Java与网络2】：HTTP核心知识与Curl工具

HTTP是当前应用最为广泛的通信协议&#xff0c;我们上网、玩游戏、刷视频、查美食都离不开HTTP协议。当我们做开发的时候&#xff0c; 需要经常和H5、Android、IOS、PC前端等不同团队的同学打交道&#xff0c;大家讨论的核心问题之一就是交互的时候协议怎么定&#xff0c;而这个…
阅读更多...
###C语言程序设计-----C语言学习（6）#

###C语言程序设计-----C语言学习（6）#

前言&#xff1a;感谢老铁的浏览&#xff0c;希望老铁可以一键三连加个关注&#xff0c;您的支持和鼓励是我前进的动力&#xff0c;后续会分享更多学习编程的内容。 一. 主干知识的学习 1. while语句 除了for语句以外&#xff0c;while语句也用于实现循环&#xff0c;而且它…
阅读更多...
Android 系统启动流程

Android 系统启动流程

依旧是带着问题再去学习 首先&#xff0c;Android是怎么启动的&#xff1f; Android服务是怎么启动的&#xff1f; Android线程是怎么切换的&#xff1f; Android ApplicationThread是怎么创建的&#xff1f; 那么接下来开始分析Android的启动流程 还是一步一图 先画一张流…
阅读更多...
day27 回溯算法part3

day27 回溯算法part3

39. 组合总和 中等 给你一个 无重复元素 的整数数组 candidates 和一个目标整数 target &#xff0c;找出 candidates 中可以使数字和为目标数 target 的 所有 不同组合 &#xff0c;并以列表形式返回。你可以按 任意顺序 返回这些组合。 candidates 中的 同一个 数字可以 无限…
阅读更多...
外汇天眼：Alpha Group International为股票回购计划拨款高达2,000万英镑

外汇天眼：Alpha Group International为股票回购计划拨款高达2,000万英镑

Alpha Group International plc&#xff0c;一家为企业和机构提供金融解决方案的公司&#xff0c;宣布计划启动股票回购程序&#xff0c;以购买每股面值为0.2便士的普通股。 该公司已经从其现金储备中拨款高达2,000万英镑用于回购计划。购买的普通股将被保留在公司的资本中。 …
阅读更多...
合并有序链表---链表OJ---归并思想

合并有序链表---链表OJ---归并思想

https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/?envTypestudy-plan-v2&envIdtop-100-liked 将两个有序的链表合并为一个新的有序链表&#xff0c;那不就是和归并排序中最后合并的思想一样吗&#xff1f;只不过那里合并的是数组&#xff0c;这里合并的是链表。 首先…
阅读更多...
数据分析入门指南：用 Python 开启数据之旅

数据分析入门指南：用 Python 开启数据之旅

文章目录 前言发现宝藏为什么选择 Python 进行数据分析&#xff1f;准备工作数据分析基础1. 数据加载2. 数据探索3. 数据清洗4. 数据可视化 探索更多可能性好书推荐总结 前言 为了巩固所学的知识&#xff0c;作者尝试着开始发布一些学习笔记类的博客&#xff0c;方便日后回顾。…
阅读更多...
小程序直播項目开发流程

小程序直播項目开发流程

点击登录功能&#xff0c;创建IM个人账户 以及 创建直播间群组 第一步&#xff1a;需要获取用户唯一的标识openid。 获取流程如下-点击登录按钮-通过wx.getUserProfile这个Api返回的res.userinfo信息获取用户头像昵称等-再通过wx.login的api获取用户的code-使用code再到服务器换…
阅读更多...
【开源】基于JAVA的房屋出售出租系统

【开源】基于JAVA的房屋出售出租系统

目录 一、摘要1.1 项目介绍1.2 项目录屏 二、功能模块2.1 房屋销售模块2.2 房屋出租模块2.3 预定意向模块2.4 交易订单模块 三、系统展示四、核心代码4.1 查询房屋求租单4.2 查询卖家的房屋求购单4.3 出租意向预定4.4 出租单支付4.5 查询买家房屋销售交易单 五、免责说明 一、摘…
阅读更多...
单片机学习笔记---定时器计数器（含寄存器）工作原理介绍（详解篇1）

单片机学习笔记---定时器计数器（含寄存器）工作原理介绍（详解篇1）

目录 51内部定时计数器概述 定时器和计数器概念的区分 定时计数器的结构框图 定时计数器的控制字 M1和M0工作方式选择位的四种工作方式 总结 51内部定时计数器概述 先概述一下&#xff0c;51内部是有两个16位的定时计数器&#xff0c;这个16位指的是它定时计数的常数是1…
阅读更多...
4秒读取50w行Excel数据

4秒读取50w行Excel数据

4秒读取50w行Excel数据 文章比较了几种常用的读取Excel的方法&#xff0c;最终发现rust库Calamine的速度最快&#xff0c;可以在4秒内读取50w行excel数据。 原文&#xff1a;Fastest Way to Read Excel in Python&#xff1a;https://hakibenita.com/fast-excel-python 我们在…
阅读更多...
React16源码: React中处理LegacyContext相关的源码实现

React16源码: React中处理LegacyContext相关的源码实现

LegacyContext 老的 contextAPI 也就是我们使用 childContextTypes 这种声明方式来从父节点为它的子树提供 context 内容的这么一种方式遗留的contextAPI 在 react 17 被彻底移除了&#xff0c;就无法使用了那么为什么要彻底移除这个contextAPI的使用方式呢&#xff1f;因为它…
阅读更多...
openGauss学习笔记-209 openGauss 数据库运维-常见故障定位案例-共享内存泄露问题

openGauss学习笔记-209 openGauss 数据库运维-常见故障定位案例-共享内存泄露问题

文章目录 openGauss学习笔记-209 openGauss 数据库运维-常见故障定位案例-共享内存泄露问题209.1 共享内存泄露问题209.1.1 问题现象209.1.2 原因分析209.1.3 处理方法 openGauss学习笔记-209 openGauss 数据库运维-常见故障定位案例-共享内存泄露问题 209.1 共享内存泄露问题…
阅读更多...
【Web前端实操18】粘性定位——即固定顶层内容，可以继续滚动，但是顶层内容固定，不随着一起滚动

【Web前端实操18】粘性定位——即固定顶层内容，可以继续滚动，但是顶层内容固定，不随着一起滚动

粘性定位 1、了解 可以被认为是相对定位和固定定位的混合。元素在跨越特定阈值前为相对定位，之后为固定定位。粘性定位是指网页或移动应用程序中的一种特性，即当用户滚动页面时，某个元素能够保持在屏幕上特定位置不动，直到用户滚动到达一定位置或进行特定操作。这个特性可…
阅读更多...
Qt无边框窗口拖拽和阴影

Qt无边框窗口拖拽和阴影

先看下效果&#xff1a; 说明 自定义窗口控件的无边框,窗口事件由于没有系统自带边框,无法实现拖拽拉伸等事件的处理,一种方法就是重新重写主窗口的鼠标事件&#xff0c;一种时通过nativeEvent事件处理。重写事件相对繁琐,我们这里推荐nativeEvent处理。注意后续我们在做win平…
阅读更多...
2.3_8 多生产者-多消费者问题

2.3_8 多生产者-多消费者问题

2.3_8 多生产者-多消费者问题 实现思路 semaphore mutex1; //实现互斥访问盘子(缓冲区) semaphore apple0; //盘子中有几个苹果 semaphore orange0; //盘子中有几个橘子 semaphore plate 1; //盘子中还可以放多少个水果dad(){while(1){准备一个苹果;P(plate);P(mutex);把苹果放…
阅读更多...
网络相关知识

网络相关知识

关于作者&#xff1a;CSDN内容合伙人、技术专家&#xff0c; 从零开始做日活千万级APP。 专注于分享各领域原创系列文章 &#xff0c;擅长java后端、移动开发、商业变现、人工智能等&#xff0c;希望大家多多支持。 目录 一、导读二、概览三、相关工具3.1 network profiler/ In…
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023