各位CSDN的uu们你们好呀，小雅兰很久没有和大家见面啦，可不，我这不是就来了嘛，今天，小雅兰的内容仍然是动态内存管理的知识，今天主要是来看一些经典的题目，下面，就让我们进入动态内存管理的世界吧
几个经典的笔试题
C/C++程序的内存开辟
柔性数组
几个经典的笔试题
题目 1 ：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> 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; }
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
会观察到什么结果也没有，那么这段代码究竟存在什么问题呢？
调用GetMemory函数的时候，str的传参为值传递，p是str的一份临时拷贝，所以在GetMemory函数内部讲动态开辟的空间的地址是存放在p的时候，不会影响str，所以GetMemort函数返回之后，str中依旧是NULL指针，strcpy函数就会调用失败，原因是对NULL的解引用操作，程序会崩溃
GetMemory函数内部malloc申请的空间没有机会释放，造成了内存泄漏
改正方法一：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> void GetMemory(char** p) { *p = (char*)malloc(100); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(&str);//传地址 strcpy(str, "hello world"); printf(str); free(str); str = NULL; } int main() { Test(); return 0; }
改正方法二：
#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; GetMemory(str); strcpy(str, "hello world"); printf(str); free(str); str = NULL; } int main() { Test(); return 0; }
题目 2 ：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> char* GetMemory(void) { char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char* str = NULL ; str = GetMemory(); printf(str); } int main() { Test(); return 0; }
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
为什么会出现这样的结果呢？
GetMemory函数内部创建的数组是临时的，虽然返回了数组的起始地址给了str，但是数组的内存出了GetMemory函数就被操作系统回收了，而str依然保存了数组的起始地址，这时如果使用str，str就是野指针
题目 3 ：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> void GetMemory(char** p, int num) { *p = (char *)malloc(num); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello"); printf(str); } int main() { Test(); return 0; }
如果仔细观察，就会发现：这段代码与我们在题目一中修改的代码十分相似，但是这段代码没有free操作，是咯，这段代码的问题就是这个啦，没有free操作，会造成内存泄漏
改进：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> void GetMemory(char** p, int num) { *p = (char *)malloc(num); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello"); printf(str); free(str); str = NULL; } int main() { Test(); return 0; }
题目 4 ：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> void Test(void) { char* str = (char*)malloc(100); strcpy(str, "hello"); free(str); if(str != NULL) { strcpy(str, "world"); printf(str); } } int main() { Test(); return 0; }
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
虽然这段代码确实打印出了结果，但是实际上，它还是有问题的
在这段代码中，执行到free(str);这行代码的时候，str指向的空间已经回收了，所以后面的if语句中的strcpy函数，一旦执行就是非法访问
C/C++程序的内存开辟
C/C++程序内存分配的几个区域：
栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。
数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。
但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序结束才销毁，所以生命周期变长。
柔性数组
也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的。
C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。
例如：
typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a;
有些编译器会报错无法编译可以改成：
typedef struct st_type { int i; int a[];//柔性数组成员 }type_a;
柔性数组的特点：
结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
struct SA { int arr[0];//柔性数组成员 };
这样写是绝对不可以的！！！
struct SA { int arr[];//柔性数组成员 };
sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
#include<stdio.h> struct S { int n; char c; int arr[0];//柔性数组成员 }; int main() { printf("%d ", sizeof(struct S)); return 0; }
包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> struct S { int n; char c; int arr[0];//柔性数组成员 }; int main() { struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int)); if (ps == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 1; } //使用 ps->n = 520; ps->c = 'y'; int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { ps->arr[i] = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", ps->arr[i]); } //释放 free(ps); ps = NULL; return 0; }
柔性数组的使用
柔性数组方案——方案1：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> struct S { int n; char c; int arr[0];//柔性数组成员 }; int main() { struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int)); if (ps == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 1; } //使用 ps->n = 520; ps->c = 'y'; int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { ps->arr[i] = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", ps->arr[i]); } //调整arr数组的大小 //柔性数组中柔性的体现 //大小可变 struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int)); if (ptr == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 1; } //释放 free(ps); ps = NULL; return 0; }
柔性数组的优势
结构体中使用指针——方案2
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> struct S { int a; char c; int* arr; }; int main() { struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S)); if (ps == NULL) { perror("malloc1:"); return 1; } int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); if (ptr == NULL) { perror("malloc2:"); return 1; } else { ps->arr = ptr; } //使用 ps->a = 520; ps->c = 's'; int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { ps->arr[i] = i; } //打印 for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", ps->arr[i]); } //扩容-调整arr的大小 ptr = realloc(ps->arr, sizeof(int)); if (ptr == NULL) { perror("realloc:"); return 1; } else { ps->arr = ptr; } //使用 //释放 free(ptr); ptr = NULL; free(ps); ps = NULL; return 0; }
上述这段代码其实也是能够实现柔性数组的功能的！！！
typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a; //代码1 int i = 0; type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int)); //业务处理 p->i = 100; for (i = 0; i < 100; i++) { p->a[i] = i; } free(p);
这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。
//代码2 typedef struct st_type { int i; int* p_a; }type_a; type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)); p->i = 100; p->p_a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int)); //业务处理 for (i = 0; i < 100; i++) { p->p_a[i] = i; } //释放空间 free(p->p_a); p->p_a = NULL; free(p); p = NULL;
上述代码1和代码2可以完成同样的功能，但是 方法1 的实现有两个好处：
第一个好处是：方便内存释放
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）
好啦，小雅兰今天的内容就到这里啦，还要继续加油噢，最近有点摆烂了，哈哈哈！！！
