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(❤️动态内存管理❤️)
第一部分:为什么存在动态内存分配
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,必须指定数组的长度,它所需要的内存在编译时分配
像在创建数组的时候,可能开辟过大很多空间使用不了,可能开辟过小,空间不够使用,不够灵活,我们需要可以在内存空间中自由使用,可以变大可以变小的方法,C语言给了我们这样的权限。
我们都知道在内存分为 :
第二部分:动态内存函数的介绍
1. malloc
函数原型:
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
注意:
**1.如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针。
2.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。**
3.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。
4.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,专门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。(free只可以释放动态开辟的空间)
如果参数 ptr 是NULL指针,则函数什么事都不做。**
malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中:
那么怎么使用呢?看下面代码:
可以看见 上面定义分别在栈区和在堆区的变量,动态内存按照书写法 前面写void*,但是会报一个警告,在一些编译器,还不可以运行,因为空类型指针,不可以解引用。
这个函数是向内存申请了一整块内存,我们希望存放的是一块存放整形指针的数组,所以我们最好写int 类型的,根据自己的需要来更改,函数默认是void传给int* 会有警告,最好还在函数前面强制转换一下类型。
如果我们开辟成功,应该是下面的图:p指向新开辟的地址
如果没有开辟成功,那么p里面是空指针, 下面是开辟失败的情况,我们申请开辟的地址大亿点点。
使用这些空间的时候:
//使用这些空间的时候
if (p == NULL) //如果是空指针 那么就是没有开辟成功
{
perror("main"); //报错提示
return 0;
}
使用这块空间
int i = 0;
for ( i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i; //0-10
}
for ( i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d " ,p[i]); //p[i] -> *(p+i) 也可以数组 ,
//因为开辟的是一块 连续的内存
}
回收空间:申请的空间还给了操作系统。
//回收空间
free(p);
但是p里面还是保存在以前申请的空间,会有一定非法访问内存风险,所以我们还要把p置成空指针。
p = NULL;
malloc整体使用代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
//开辟一个10个整形的空间 10* sizeof(int)
int arr[10]; // 局部变量 在栈区
int* p= (int *)malloc(10 * sizeof(int)); //在堆区
//使用这些空间的时候
if (p == NULL) //如果是空指针 那么就是没有开辟成功
{
perror("main"); //报错提示
return 0;
}
//使用
int i = 0;
for ( i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i; //0-10
}
for ( i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d " ,p[i]); //p[i] -> *(p+i)
}
//回收空间
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
以上这才是一个malloc 函数的使用,及步骤 (写代码中基本上是malloc 和free成对出现)。
3. 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:
void* calloc (size_t num, size_t size);
1.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
2.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
和malloc比较一下:可以看见参数不一样,calloc会初始化为0,而malloc不会
代码证明malloc不会初始化,calloc会初始化:
malloc 不会初始化:随机的一个地址
calloc会初始化:全部是0
4. realloc
1.realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
2.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);
原理方法:
1.返回值为调整之后的内存起始位置
2.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
3.realloc在调整内存空间的是存在两种情况:
**(1)情况1:原有空间之后有足够大的空间
(2)情况2:原有空间之后没有足够大的空间**
怎么理解上面的话呢?相信看完下面代码及解析就懂了。
我们来个代码看看以下使用场景:
(1)首先我们申请40个int内存空间:
(2)我们发现我们还想要20个int内存空间,要使用realloc来开辟,这里开始解释上面的原理方法:
(1)情况1:原有空间之后有足够大的空间
先看看这句话怎么理解:如果原空间后面还有内存空间可以开辟,就直接返回原空间地址
(2)情况2:原有空间之后没有足够大的空间
这个时候会找新的一块,有足够空间的地方开辟,释放上面的内存,返回新内存的地址
上面为什么要使用新的变量,而不使用以前的变量来返回呢?
因为realloc可能会找不到空间,但是还是会返回空指针,那样的话就即丢失了以前的地址,还没有得到新的内存空间。得不偿失,所以拿一个新变量存储。
realloc单独使用也可以变成malloc
int * a= (int*)realloc(NULL, 40);