1. 为什么存在动态内存分配
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:
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。这时候就只能试试动态内存开辟了。
2. 动态内存函数的介绍
2.1 malloc和free
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。
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。
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。
举个例子:
#include <stdio.h> int main() { //代码1 int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; //代码2 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;//必须设置为空,不然就是野指针 return 0; }
2.2 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);
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) { //使用空间 } free(p); p = NULL; return 0; }
2.3 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。
3. 常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用操作
void test() { int *p = (int *)malloc(40); *p = 20;//如果p的值是NULL,就会有问题 free(p); }
3.2 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); }
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test() { int a = 10; int *p = &a; free(p);//ok? 因为此时a是在栈上开辟的,那么free只能释放malloc free calloc realloc在堆上开辟的空间 }
3.4 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,释放时P只能指向起始位置地址 } 3.5 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 }
3.5 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(); return 0; }
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。
4. 几个经典的笔试题
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); }
注意:形参不会改变实参。
题目2:
char *GetMemory(void) { char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char *str = NULL; str = GetMemory(); printf(str); }
注意:局部变量出了函数之后就会被销毁,虽然返回了地址,但是此时指向的内容已经被销毁了,所以此时str为野指针。
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); }
注意:此时整个函数调用过程正确,但是用malloc开辟空间之后要进行释放,所以此时会造成内存泄漏。
题目4:
void Test(void) { char *str = (char *) malloc(100); strcpy(str, "hello"); free(str); if(str != NULL) { strcpy(str, "world"); printf(str); } }
注意:虽然此时已经进行了内存释放,但是后面进行了strcpy操作,此时str为野指针。