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C語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配及動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)詳解

 更新時(shí)間:2022年03月22日 08:52:07   作者:Green_756  
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配及動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù),文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下,希望能夠給你帶來(lái)幫助

malloc

void *malloc( size_t size );

Tips:這里的size代表的是字節(jié)的大小

malloc的使用:

//malloc的使用
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int* str = 0;
    int* p = 0;
    str = (int*)malloc(10*sizeof(int));//開辟十個(gè)整型空間
    if (NULL == str)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));//若開辟失敗
        //使用報(bào)錯(cuò)函數(shù)strerror(errno)    要引用頭文件<string.h>
    }
    else
    {
        p = str;
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

free

釋放申請(qǐng)的內(nèi)存空間,例:free(p)

當(dāng)釋放后,雖然p中的值還在,不變,但p就為野指針了。所以建議釋放后將p設(shè)置為空指針。(p=NULL)

calloc

calloc:開辟并且初始化為0的數(shù)組。

void* calloc(size_t num,size_t size)

  • num——元素個(gè)數(shù)
  • size——元素大小

成功的話返回地址,失敗返回空指針NULL

calloc的使用:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int* str = 0;
    int* p = 0;
    str = (int*)calloc(10,sizeof(int));
    if (NULL == str)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        p = str;
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

realloc

可開辟空間,也可以調(diào)整空間。

void *realloc( void *memblock, size_t size );

  • memblock——要開辟空間的指針類型
  • size——要開辟的字節(jié)大小

p=(int)realloc(p,80)*——這樣子寫也是有風(fēng)險(xiǎn)的。

風(fēng)險(xiǎn):為了避免可能會(huì)把增容的后面的已有的內(nèi)存空間給覆蓋掉,所以會(huì)在另一塊大小足夠的地方開辟空間,然后把原來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的空間上。并且把原來(lái)的內(nèi)存空間給釋放掉。

若realloc調(diào)整空間失敗,則返回NULL。原來(lái)的數(shù)據(jù)也沒(méi)有了。

realloc的使用改進(jìn):

int* ptr=(int*)realloc(p,80);
if(NULL!=ptr)
{
    p=ptr;//這樣子能夠保證確定了不為空指針后才正式傳給p,相當(dāng)于沒(méi)有了會(huì)失去原來(lái)數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)
}

realloc的另一種用法:

int* p=(int*)realloc(NULL,40);

這種寫法相當(dāng)于malloc

常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

對(duì)空指針的解引用操作

將malloc函數(shù)開辟一個(gè)賊大的空間,INT_MAX,此時(shí)會(huì)有一個(gè)空指針,進(jìn)行判斷,如果為空指針就立馬結(jié)束這個(gè)程序了。不要出問(wèn)題(ps:這里的INT_MAX的使用要引用頭文件limits.h)

所以要判斷是不是空指針,是的話就中斷,例:

//錯(cuò)誤寫法
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int i = 0;
    int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        *(p + i) = i;
    }
    return 0;
}
 
//正確寫法:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int i = 0;
    int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
    if (p == NULL)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));//這里是將錯(cuò)誤報(bào)出來(lái)
        return 0;//發(fā)現(xiàn)是空指針,提前結(jié)束
    }
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        *(p + i) = i;
    }
    return 0;
}
 

對(duì)動(dòng)態(tài)開辟空間的越界訪問(wèn)

不可以不申請(qǐng)即使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間,會(huì)報(bào)錯(cuò)的。

Tips:沒(méi)有開辟的空間是不能使用的

對(duì)非動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放

int main()
{
    int p=0;
    int* a=&p;
    free(a);//這個(gè)樣子是錯(cuò)誤的
    return 0;
}

使用free釋放一塊動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

開辟動(dòng)態(tài)空間的時(shí)候,一定要把起始位置給用變量存好,否則到時(shí)會(huì)無(wú)法釋放內(nèi)存。

//使用free釋放一塊動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存的一部分
 
//正確寫法:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int i = 0;
    int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    //正確寫法:
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        *(p + i) = i;
    }
    free(p);
    p=NULL;
    return 0;
}
    
    
    
    
//錯(cuò)誤寫法:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int i = 0;
    int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    //錯(cuò)誤寫法:
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        *p = i;
        p++;//這里會(huì)改變p的原始位置,使得無(wú)法指向一開始開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的位置,最終報(bào)錯(cuò)
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

對(duì)同一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存多次釋放

一塊空間釋放后不可再釋放,但釋放完后p置為空指針再次釋放時(shí)不會(huì)報(bào)錯(cuò)。

Q:free空指針時(shí)會(huì)有問(wèn)題么?

A:不會(huì),因?yàn)橐粔K空間釋放后就不能再次釋放了,所以每次free完后記得置為空指針。

動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放(內(nèi)存泄露)

即使在函數(shù)中開辟內(nèi)存空間也要記得釋放。因?yàn)槌隽撕瘮?shù)在外面想釋放也無(wú)法釋放。

但如果返回首元素的地址,free了也行,就是無(wú)論怎么樣,一定要釋放。

在任何地方開辟的內(nèi)存空間都最好要釋放。

找出下面問(wèn)題:

T1:

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;
}

出現(xiàn)的問(wèn)題:

在這里str是空指針,而p只是新建的一個(gè)形參,運(yùn)行完函數(shù)后無(wú)法返回p不存在了,但是內(nèi)存空間還未被釋放,而這個(gè)空間的地址此時(shí)是沒(méi)有人能夠知道的。也并不能將str里面的NULL改變,所以在strcpy時(shí)會(huì)出錯(cuò),因?yàn)閟tr此時(shí)為NULL指針,會(huì)造成非法訪問(wèn)內(nèi)存,程序會(huì)崩潰。

而且在使用過(guò)程中只進(jìn)行了動(dòng)態(tài)內(nèi)存的開辟,沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存的釋放,可能會(huì)造成動(dòng)態(tài)內(nèi)存泄露。

改進(jìn)方法:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
char* 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;
}
 
int main()
{
    Test();
    return 0;
}

函數(shù)的棧幀與創(chuàng)建:p盡管銷毀,因?yàn)闀?huì)先把p里面的值放入到寄存器中,寄存器里面不會(huì)銷毀,之后再?gòu)募拇嫫魑恢脗鬟M(jìn)去str。

T2:

出現(xiàn)的問(wèn)題:

返回??臻g地址問(wèn)題:

這里雖然能把p的地址傳回去,但是在函數(shù)運(yùn)行完后在函數(shù)里面創(chuàng)建的數(shù)據(jù)會(huì)被銷毀,也就是說(shuō)雖然能通過(guò)指針找到原來(lái)的內(nèi)存所指向的地方,但是數(shù)據(jù)都以被銷毀。

注意!??!

這樣是可以的,因?yàn)榉祷氐氖菞?臻g的變量而不是??臻g的地址。

總結(jié):

在創(chuàng)造函數(shù)如果返回地址而不是返回值,在用的時(shí)候可能依然是在函數(shù)內(nèi)的值,但也有很大可能不是,可能不是的原因是有關(guān)函數(shù)棧幀方面,如果在引用地址前再寫上一段例如:"printf("23333\n");",可能會(huì)導(dǎo)致覆蓋掉原來(lái)地址上的數(shù)據(jù),所以無(wú)法通過(guò)傳址來(lái)輸出真正的值,因?yàn)闀?huì)被覆蓋掉。

T3:

出現(xiàn)的問(wèn)題:

除了free沒(méi)有太大毛病了。這里能夠打印出hello。

T4:

出現(xiàn)的問(wèn)題:

這里的free其實(shí)是把動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間還給系統(tǒng)了,但是str的話沒(méi)有定為空指針,仍然存著當(dāng)初指向開辟的內(nèi)存空間的地址,那么就還可以通過(guò)str找到當(dāng)初開辟的內(nèi)存空間,只是這個(gè)時(shí)候因?yàn)獒尫牛╢ree)str了,所以此時(shí)沒(méi)有訪問(wèn)空間的權(quán)限,也就無(wú)法將world拷貝到str所指向的空間。

正確改法:

所以,在每次free后面都要記得設(shè)置為空指針。

柔性數(shù)組

在c99中,結(jié)構(gòu)體中的最后一個(gè)元素是允許未知大小的數(shù)組,這就叫做【柔性數(shù)組】成員。

柔性數(shù)組的定義

//寫法一:
struct s1
{
    int n;
    int arr[0];//大小是未指定
}
//寫法二:
struct s2
{
    int n;
    int arr[];//大小是未指定
}
//總會(huì)有一種寫法編譯器不報(bào)錯(cuò)
 

Tips:在計(jì)算包含柔性數(shù)組大小的時(shí)候,柔性數(shù)組是不計(jì)算在大小里面的。(可以寫一個(gè)來(lái)試一下)

柔性數(shù)組的特點(diǎn):

  • 柔性數(shù)組前至少需要一個(gè)其他成員
  • sizeof返回的這種結(jié)構(gòu)大小不包括柔性數(shù)組的內(nèi)存
  • 包含柔性數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc()函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配,并且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大小,以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小。

柔性數(shù)組的開辟(自己先寫)

包含柔性數(shù)組的結(jié)構(gòu)體不可以直接創(chuàng)建,而是要有malloc來(lái)開辟空間。

//寫柔性數(shù)組的方法一:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
struct p
{
    int i;
    int arr[];
};
 
int main()
{
    struct p* cmp = (struct p*)malloc(sizeof(struct p) + 80);//這里是開辟了一共84個(gè)字節(jié)空間,分給arr數(shù)組80個(gè)字節(jié)空間
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}
 
 
//寫柔性數(shù)組的方法二:(先開辟整個(gè)的,再開辟數(shù)組的)
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
struct p
{
    int i;
    int* arr;//這樣才能在方法二中使用
};
 
int main()
{
    struct p* cmp = (struct p*)malloc(sizeof(struct p));
    cmp->i = 10;
    cmp->arr = (int*)malloc(80);//從數(shù)組開始,再次開辟80個(gè)字節(jié)空間
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}
 

第二種方案(劣勢(shì)):

1.開辟和釋放的次數(shù)多,容易出錯(cuò)

2.頻繁多次開辟內(nèi)存,會(huì)有內(nèi)存碎片出現(xiàn),可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存的使用效率不高

第一種方案優(yōu)勢(shì):

1.方便釋放

2.減少內(nèi)存碎片的出現(xiàn)

總結(jié)

本篇文章就到這里了,希望能夠給你帶來(lái)幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!  

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