C语言-动态内存管理详解(二)

简介: C语言-动态内存管理详解

注意

malloc、calloc、realloc申请内存空间时前面都要加强转


常见的动态内存开辟错

(1)对NULL指针进行解引用

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. int main()
5. {
6.  int* p = malloc(1000000000000000000000);
7.  *p = 26;
8.  printf("%d", *p);//error 对指向动态开辟内存的指针解引用时没有判空,造成直接对NULL指针解引用
9.  free(NULL);
10.   return 0;
11. }

报错:

(2)对动态开辟空间的越界访问

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. int main()
5. {
6.  int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
7. 
8.  if (p == NULL)
9.  {
10.     return 1;
11.   }
12. 
13.   int i = 0;
14. 
15.     //越界访问,会导致程序异常
16.   for (i = 0; i < 40; i++)
17.   {
18.     *(p + i) = i;
19.   }
20. 
21.   free(p);
22.   p = NULL;
23. 
24.   return 0;
25. }

异常:

(3)对非动态开辟内存使用free释放

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. int main()
5. {
6.  int arr[10] = { 0 };//栈区
7.  int* p = arr;
8. 
9.  //使用
10. 
11.   free(p);//使用free释放非动态开辟的空间
12.   p = NULL;
13. 
14.   return 0;
15. }

报错:堆崩溃

(4)用free释放动态开辟内存的一部分

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. int main()
4. {
5.  int* p = malloc(10 * sizeof(int));
6. 
7.  if (p == NULL)
8.  {
9.    return 1;
10.   }
11.   int i = 0;
12. 
13.   for (i = 0; i < 5; i++)//指针走到申请的内存空间的中途停下了
14.   {
15.     *p++ = i;
16.   }
17. 
18.   free(p);//释放时,系统不知道p指向的起始位置
19.   p = NULL;
20. 
21.   return 0;
22. }

报错:堆崩溃

(5)对同一块动态内存多次释放

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. 
5. int main()
6. {
7.  int* p = (int*)malloc(100);
8.  //使用
9.  //释放
10.   free(p);
11. 
12.   //释放
13.   free(p);//重复释放
14. 
15.   return 0;
16. }

代码未编译之前会提示重复释放:使用未初始化的内存"p"

报错:堆崩溃

(6)动态开辟内存忘记释放(会造成内存泄漏)

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. void test()
4. {
5.  int* p = (int*)malloc(100);
6.  if (p != NULL)
7.  {
8.    *p = 20;
9.  }
10. 
11.     //忘记释放
12. }
13. 
14. int main()
15. {
16.   test();
17.   return 0;
18. }

代码运行没有问题,但是,尽管动态开辟的空间有两种回收方式:主动free和程序结束自动释放,但是如果忘记主动free可能会造成内存泄漏,带来严重后果。


动态内存开辟经典笔试题

(1)返回空指针+未主动free

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<string.h>
5. 
6. void* GetMemory(char* p) 
7. {
8.  p = (char*)malloc(100);
9. }
10. 
11. void test()
12. {
13.   char* str = NULL;
14.   GetMemory(str);
15.   strcpy(str, "hello world");
16.   printf(str);
17. }
18. int main()
19. {
20.   test();
21.   return 0;
22. }

GetMemory传递的是str,str是变量名,是值传递,值传递实参不可改变,由于并没有传递&str,形参p是str的一份临时拷贝,p存放申请的100个字节空间的起始地址,等函数调用完毕后,p被销毁,地址没有传给str,str还是空指针,导致strcpy拷贝失败,GetMemory调用完毕后,p消失了,malloc申请的100个字节地地址就再也找不到了,会造成100个字节的内存泄漏,无法释放。并且也无法打印,因为str是空指针。

有两种修改方式:

第一种:GetMemory函数返回p,即p动态申请的内存空间的起始地址;主动free释放申请的空间

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<string.h>
5. 
6. char* GetMemory(char* p) //返回类型改为char*
7. {
8.  p = (char*)malloc(100);
9.  return p;//返回申请的内存空间的起始地址
10. }
11. 
12. void test()
13. {
14.   char* str = NULL;
15.   str = GetMemory(str);//str指针接收申请的内存空间的起始地址
16.   strcpy(str, "hello world");
17.   printf(str);
18.   free(str);//主动free
19.   str = NULL;//free后将指针置NULL
20. }
21. int main()
22. {
23.   test();
24.   return 0;
25. }

运行结果

第二种:将malloc开辟的空间的起始地址存放到*p也就是str中,由于返回的空间是堆上的空间,GetMemory函数调用结束后,虽然栈的临时空间被销毁了,但是堆不受影响,因此不需要返回值。不过这时需要用传址的方式传参(&str),相应地,GetMemory的形参也应为二级指针char **p。另外还需要主动free。

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<string.h>
5. 
6. void GetMemory(char** p) //相应地形参类型改为char**
7. {
8.  *p = (char*)malloc(100);
9.  //由于申请的空间在堆上,所以传址的方式在GetMemory函数调用完毕后无需返回值,因此函数返回类型为void
10. }
11. 
12. void test()
13. {
14.   char* str = NULL;
15.   GetMemory(&str);//传址的方式传参
16.   strcpy(str, "hello world");
17.   printf(str);
18.   free(str);//主动free
19.   str = NULL;//free后将指针置NULL
20. }
21. int main()
22. {
23.   test();
24.   return 0;
25. }

(2)返回栈上的地址

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. char* GetMemory()
4. {
5.  char p[] = "hello world";
6.  return p;
7. }
8. void Test(void)
9. {
10.   char* str = NULL;
11.   str = GetMemory();
12.   printf(str);
13. }
14. int main()
15. {
16.   Test();
17.   return 0;
18. }

打印结果为

这是由于 GetMemory函数中创建的数组p是在栈上创建的,GetMemory调用结束后,数组p的空间就换给了操作系统,因此返回的地址是没有实际意义的,如果通过返回的地址,去访问内存,就是非法访问内存,所以打印结果是乱码。

修改:在堆上使用动态内存开辟空间,GetMemory需要传参,是因为要free动态内存开辟的空间,这里如果将GetMemory设计成无参数函数,那么就无法free动态内存开辟的空间了(不能在GetMemory函数结尾free,如果free,那么动态申请的内存就会被释放,后面访问str指向的内存空间就是非法访问)

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. char* GetMemory(char* p)
5. {
6.  p = (char*)malloc(100);//在堆上使用动态内存开辟空间
7.  p = "hello world";
8.  return p;
9. }
10. void Test(void)
11. {
12.   char* str = NULL;
13.   str = GetMemory(str);//GetMemory需要传参
14.   printf(str);
15.     free(str);//释放动态内存开辟的空间
16.     str = NULL;
17. }
18. int main()
19. {
20.   Test();
21.   return 0;
22. }
23.

运行结果如下:

(3)未主动free

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. void GetMemory(char** p, int num)
5. {
6.  *p = (char*)malloc(num);//在堆上创建数组p
7. }
8. void Test(void)
9. {
10.   char* str = NULL;
11.   GetMemory(&str, 100);
12.   strcpy(str, "hello");
13.   printf(str);
14. }
15. int main()
16. {
17.   Test();
18.   return 0;
19. }

虽然程序正常运行不会报错,但是没有主动free,会造成内存泄漏。

修改:需要free。

1. #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. void GetMemory(char** p, int num)
5. {
6.  *p = (char*)malloc(num);
7. }
8. void Test(void)
9. {
10.   char* str = NULL;
11.   GetMemory(&str, 100);
12.   strcpy(str, "hello");
13.   printf(str);
14.   free(str);//释放动态内存分配申请的空间
15.   str = NULL;
16. }
17. int main()
18. {
19.   Test();
20.   return 0;
21. }


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