动态内存管理(上)

简介: 动态内存管理(上)

重点

(1)为什么存在动态内存分配 (2)动态内存函数的介绍 molloc free calloc realloc                (3)常见的动态内存错误(4)题目(5)柔型数组


一 为什么存在动态内存分配

int a = 4; int arr[40] = { 0 };

上面的内存开辟(1)空间开辟大小是固定的(2)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。

但是,对空间的需求,不仅仅是上述的情况,需要的空间大小在运行的时候才能知道,可能有的空间比较多,有的需要的空间不足,这个时候就需要动态内存分配了。

动态内存分配在堆区

动态内存函数的介绍

在malloc、calloc、realloc创建的空间需要释放

2.1 malloc和free

这两个函数的头文件是<stdlib.h>

malloc

这是一个动态内存开辟的函数

void* malloc ( size_t size );

size_t size 单位是字节,因为不知道开辟的空间是什么类型的,所以直接用字节数来表示

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。

(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。

free

这是一个动态内存的开辟和回收的函数

void free ( void* ptr );

free 函数用来释放动态开辟的内存。

(1)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。

(2)如果参数 ptr 是 NULL 指针,则函数什么事都不做。

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h> //strerror函数头文件
4. #include <errno.h>  //errno这个变量头文件
5. 
6. int main()
7. {
8.  //开辟10个整形的空间int arr[10];
9.  int* p = (int*)malloc(40);//malloc返回的是void*
10.   //如果开辟失败,返回的是一个空指针,所以要先检查,后使用
11.   if (p == NULL)
12.   {
13.     printf("%s\n", strerror(errno));//字符串
14.     return 0;
15.   }
16. 
17.   //使用
18.   int i = 0;
19.   for (i = 0; i < 10; i++)
20.   {
21.     *(p + 1) = i;
22.     printf("%d ", *(p + 1));
23.   }
24. 
25.   //释放这份空间,还给操作系统
26.   free(p);
27.   //但是p还是保存的这个地址,就变成了野指针,
28.   p = NULL;//就可以防止野指针这种操作
29.   return 0;
30. }

提示:野指针成因之一:指针指向的空间释放(在C语言初阶专栏的初阶指针知识点的文章中有详细写到野指针成因)http://t.csdn.cn/nr6EZ(文章链接)

2.2 calloc

头文件是<stdlib.h>

calloc 函数也用来动态内存分配

void* calloc ( size_t num , size_t size );

num元素个数 size每个元素的大小 例如: calloc(10,sizeof(int))

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 。

增容失败,返回空指针。

2.3 realloc

头文件是<stdlib.h>

(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。

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

(1)ptr 是要调整的内存地址

(2)size 调整之后新大小

(3)返回值为调整之后的内存起始位置。

(4)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。

(1)原有的空间后面的空间足够,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。

(2)原有的空间后面的空间不够,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。

1. #include <stdlib.h>
2. #include <stdio.h>
3. #include <string.h> //strerror函数头文件
4. #include <errno.h>  //errno这个变量头文件
5. 
6. int main()
7. {
8.  //开辟10个整形的空间int arr[10];
9.  int* p = (int*)malloc(40);//malloc返回的是void*
10.   //如果开辟失败,返回的是一个空指针,所以要先检查,后使用
11.   if (p == NULL)
12.   {
13.     printf("%s\n", strerror(errno));//字符串
14.     return 0;
15.   }
16.   //使用
17.   int i = 0;
18.   for (i = 0; i < 10; i++)
19.   {
20.     *(p + 1) = i;
21.     printf("%d ", *(p + 1));
22.   }
23.   //增容
24.   int* ptr = (int*)realloc(p, 80);
25.   if (ptr != NULL)
26.   {
27.     p = ptr;
28.     ptr = NULL;//因为这个地址,后面会被释放
29.   }
30. 
31. 
32.   //释放这份空间,还给操作系统
33.   free(p);
34.   //但是p还是保存的这个地址,就变成了野指针,
35.   //野指针成因之一:指针指向的空间释放(在C语言初阶专栏的初阶指针知识点的文章中有详细写到野指针成因)
36.   p = NULL;
37.   return 0;
38. }

这个函数也会出现增容失败的时候。(返回空指针,意思空间被释放,会导致原来的空间也被释放)(所以不能把返回的指针直接放在原来的指针变量里,应该再定义一个指针变量存放返回地址,先判断是否是空指针(增容失败),不是空指针,再赋值给p)

realloc(NULL,40),就和malloc一样了

三 常见的动态内存错误

3.1 对NULL指针的解引用

1. void test()
2. {
3. int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
4.  *p = 20;//如果p的值是NULL,就会有问题
5.  free(p);
6. }

应该先判断是否为空指针

3.2 对动态开辟空间的越界访问

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h>
4. #include <errno.h>
5. 
6. 
7. int main()
8. {
9.  int i = 0;
10.   int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
11.   if (NULL == p)
12.   {
13.     printf("%s\n", strerror(errno));
14.   }
15.   for (i = 0; i <= 10; i++)
16.   {
17.     *(p + i) = i;//当i是10的时候越界访问
18.   }
19.   free(p);
20.   p = NULL;
21.   return 0;
22. }

不可以越界访问

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. 
4. int main()
5. {
6.  int a = 10;
7.  int* p = &a;
8.  free(p);//非动态开辟,不可以释放
9.  return 0;
10. }

3.4 使用free释放一块动态开启内存的一部分

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. #include <stdlib.h>
4. #include <errno.h>
5. 
6. int main()
7. {
8.  int* p = (int*)malloc(100);
9.  if (p == NULL)
10.   {
11.     printf("%s\n", strerror(errno));
12.     return 0;
13.   }
14. 
15.   p++;
16.   free(p);//p不再指向动态内存的起始位置,不能释放
17.   return 0;
18. }


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【C】动态内存管理详解