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C語(yǔ)言編程C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配示例講解

 更新時(shí)間:2021年09月28日 09:36:48   作者:小碼農(nóng)UU  
這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言編程C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配示例講解,為什么存在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配?本文通過(guò)動(dòng)態(tài)內(nèi)存介紹及常見(jiàn)內(nèi)存錯(cuò)誤等示例來(lái)為大家講解

動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

為什么存在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

我們到現(xiàn)在為止掌握的是什么樣的內(nèi)存開(kāi)辟方式呢

//創(chuàng)建一個(gè)變量
int val = 20;    //局部變量  在棧空間中開(kāi)辟4個(gè)字節(jié)
int g_val = 10;  //全局變量  在靜態(tài)區(qū)中開(kāi)辟4個(gè)字節(jié)
//創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組
char arr[10] = {0}; //局部區(qū)域 在??臻g中開(kāi)辟10個(gè)字節(jié)連續(xù)的空間
char g_arr[5] = {0};//全局區(qū)域 在靜態(tài)區(qū)空間中開(kāi)辟5個(gè)字節(jié)的連續(xù)空間

image-20210920203300323

但是上述的開(kāi)辟空間的方式有兩個(gè)特點(diǎn):

1.空間開(kāi)辟大小是固定的。

2.數(shù)組在申明的時(shí)候,必須指定數(shù)組的長(zhǎng)度,它所需要的內(nèi)存在編譯時(shí)分配。
但是對(duì)于空間的需求,不僅僅是上述的情況。有時(shí)候我們需要的空間大小在程序運(yùn)行的時(shí)候才能知道,那數(shù)組的編譯時(shí)開(kāi)辟空間的方式就不能滿(mǎn)足了。 這時(shí)候就只能試試動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟了。

c99是支持變長(zhǎng)數(shù)組的,但現(xiàn)在很多編譯器就不支持c99,連vs都不支持,所以就有動(dòng)態(tài)內(nèi)存的概念

動(dòng)態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹

malloc申請(qǐng)空間和free釋放空間

c語(yǔ)言提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟的函數(shù)

void* malloc(size_t size);

這個(gè)函數(shù)向內(nèi)存申請(qǐng)一塊連續(xù)可用的空間,并返回指向這塊空間的指針。

1.如果開(kāi)辟成功,則返回一個(gè)指向開(kāi)辟好空間的指針。

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2.如果開(kāi)辟失敗,則返回一個(gè)NULL指針,因此malloc的返回值一定要做檢查。

image-20210920213112488

3.返回值的類(lèi)型是 void ,所以malloc函數(shù)并不知道開(kāi)辟空間的類(lèi)型,具體在使用的時(shí)候使用者自己來(lái)決定。*

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4.如果參數(shù) size 為0,malloc的行為是標(biāo)準(zhǔn)未定義的,取決于編譯器。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	//向內(nèi)存申請(qǐng)10個(gè)整形的空間
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		//把開(kāi)辟失敗的信息打印出來(lái)
		printf("%s",strerror(errno));
	}
	else
	{
		//正常使用空間
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(p + i) = i;//在找下標(biāo)為i的元素
		}
		for (i = 0; i < 10; i++)//再把每個(gè)元素打印出來(lái)
		{
			printf("%d ", *(p + i));
		}
	}
	return 0;
}

image-20210920214641883

那我們可不可以看開(kāi)辟失敗的呢

我們可以用INT_MAX(他是整形最大),一個(gè)超級(jí)大的數(shù)字

image-20210920215213637

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有借有還 free釋放內(nèi)存

free函數(shù)用來(lái)釋放動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存。
1.如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的,那free函數(shù)的行為是未定義的。
2.如果參數(shù) ptr 是NULL指針,則函數(shù)什么事都不做。

image-20210920225328673

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注意

malloc和free是成對(duì)使用的,誰(shuí)開(kāi)辟誰(shuí)釋放

calloc申請(qǐng)內(nèi)存

在內(nèi)存中開(kāi)辟一個(gè)數(shù)組,把元素都改成零

函數(shù)的功能是為 num 個(gè)大小為 size 的元素開(kāi)辟一塊空間,并且把空間的每個(gè)字節(jié)初始化為0。

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與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會(huì)在返回地址之前把申請(qǐng)的空間的每個(gè)字節(jié)初始化為全0

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realloc調(diào)整動(dòng)態(tài)內(nèi)存的大小

當(dāng)然我們可以申請(qǐng)空間,但會(huì)不會(huì)遇到申請(qǐng)的空間不夠了,想要增加一些些,大了想要去掉一些些

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realloc使用的注意事項(xiàng)

1.如果p指向的空間之后有足夠的內(nèi)存空間可以追加,則直接追加,后返回p

2.如果p指向的空間之后沒(méi)有足夠的內(nèi)存空間可以追加,則realloc函數(shù)會(huì)重新找一塊新的內(nèi)存區(qū)域,開(kāi)辟一塊滿(mǎn)足需求的空間,并且把原來(lái)的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)拷貝回來(lái),釋放舊的內(nèi)存空間,最后返回新開(kāi)辟的內(nèi)存空間地址

3.但也有一個(gè)大問(wèn)題,就是開(kāi)辟I(mǎi)NT_MAX,用新的變量ptr來(lái)接收realloc返回值

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當(dāng)然realloc也可以直接開(kāi)辟空間

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常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

1.對(duì)NULL指針的解引用操作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);//沒(méi)成功就會(huì)有大問(wèn)題
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

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所以為了防止沒(méi)有開(kāi)辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存成功就需要做個(gè)判斷

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2.對(duì)動(dòng)態(tài)開(kāi)辟空間的越界訪(fǎng)問(wèn)

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

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(5*sizeof(int));
	if (p == NULL)//這里我的確判斷有沒(méi)有開(kāi)辟成功了
	{
		printf("%s", strerror(errno));
	}
	else
	{
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)//但是我這里訪(fǎng)問(wèn)10個(gè)整型的空間
		{
			*(p + i) = i;
		}
	}	
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

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3.對(duì)非動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存使用free釋放

int main()
{
	int a = 0;
	int* p = &a;
	*p = 20;
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

image-20210921141835492

4.使用free釋放一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟的一部分

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		return 0;//如果是空指針就直接返回,不干了
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*p++ = i;//這個(gè)++就是bug的地方
	}
	//回收空間
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

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只要p不是指向申請(qǐng)的空間的首地址,其他地方都是錯(cuò)的

5.對(duì)同一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存多次釋放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		return 0;
	}
	//使用
	//釋放
	free(p);
	//...
	free(p);
	return 0;
}

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6.動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存忘記釋放(內(nèi)存泄漏)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	while (1)
	{
		malloc(100);
	}
	return 0;
}

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幾個(gè)面試題

題目1

void GetMemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str,"hello world");
	printf(str);//這個(gè)寫(xiě)法和printf("%s",str);是一樣的
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

問(wèn)運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果

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修改正確

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
void GetMemory(char* *p)
{
	*p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);
	strcpy(str,"hello world");	
	printf(str);//這個(gè)寫(xiě)法和printf("%s",str);是一樣的
	free(str);//用完就釋放
	str = NULL;
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

image-20210921161553669

題目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;
}

請(qǐng)問(wèn)運(yùn)行Test 函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果

輸出隨機(jī)值

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image-20210921164324364

修改正確

既然是p被銷(xiāo)毀了,那我們讓他不銷(xiāo)毀就可以了延長(zhǎng)它的生命周期用static

char* GetMemory(void)
{
	static char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

image-20210921165420500

題目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);
}

這題基本和第一題一樣,不過(guò)這題就只有內(nèi)存泄漏的錯(cuò)誤

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修改正確

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
	free(str);//用完就釋放,防止內(nèi)存泄漏
	str = NULL;
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

image-20210921185134567

題目4

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

問(wèn)題非常大的打印出結(jié)果

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image-20210921191434742

修改正確

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

void Test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
	free(str);//這里考查的是free釋放后并沒(méi)有使str為NULL,所以下面if判斷就沒(méi)有作用,如果使他有作用就讓str為NULL
	str = NULL;
	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

這道題真正目的就是讓你什么都不打印

image-20210921192651227

C/C++程序的內(nèi)存開(kāi)辟

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C/C++程序內(nèi)存分配的幾個(gè)區(qū)域:

棧區(qū)(stack):在執(zhí)行函數(shù)時(shí),函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建,函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中,效率很高,但是分配的內(nèi)存容量有限。 棧區(qū)主要存放運(yùn)行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回?cái)?shù)據(jù)、返回地址等。

堆區(qū)(heap):一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 。分配方式類(lèi)似于鏈表。

數(shù)據(jù)段(靜態(tài)區(qū))(static)存放全局變量、靜態(tài)數(shù)據(jù)。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

代碼段:存放函數(shù)體(類(lèi)成員函數(shù)和全局函數(shù))的二進(jìn)制代碼。

以上就是C語(yǔ)言編程C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配示例講解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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