动态内存管理函数【超详解】

简介: 动态内存管理函数【超详解】

引例:对于我们日常编写的程序中,比如我们使用c语言实现一个简易的通讯录的时候,假设我们使用的数组来组织数据,这样我们实现的通讯录的容量大小就是固定的,我们不能根据目前所存在于通讯录中联系人的数量,来动态的改变通讯录的容量大小,从而实现对空间的合理使用,因此我们就要通过今天以下四个函数来实现对动态内存(栈区)的管理

🐔malloc

函数的参数和声明:

void* malloc (size_t size);

函数的参数是一个正整数,表明的是所要申请的动态内存空间的字节数;

返回值是void*的指针,用于返回申请的空间的首个字节的地址(开辟成功,如果开辟失败就返回NULL指针);

函数的功能是:

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。

空间中存储的数值是随机值不进行处理;

注意事项:

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。

应用示例:

如下是利用malloc函数实现生成随机字符串的例子:

注意在buffer接收malloc返回的指针的时候将mallco的返回值强制转换成了(char*)

注意代码最后用free函数释放了,对于所有用mlloc函数申请的空间都需要使用free函数进行

释放,否则会造成内存泄漏的问题;

free函数我们后面再介绍;

#include <stdio.h>     
#include <stdlib.h>  
int main ()
{
  int i,n;
  char * buffer;
  printf ("How long do you want the string? ");
  scanf ("%d", &i);
  buffer = (char*) malloc (i+1);
  if (buffer==NULL) exit (1);
  for (n=0; n<i; n++)
    buffer[n]=rand()%26+'a';
  buffer[i]='\0';
  printf ("Random string: %s\n",buffer);
  free (buffer);
  return 0;
}

🐔calloc

函数的参数和声明:

void* calloc (size_t num, size_t size);
函数的参数的类型都是正整数类型,size是所要申请的空间的单位,而所要申请的空间的大小就是num * size;

函数的功能:

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

应用示例:

#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;
}

🐔realloc

函数的参数和声明:

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

函数的功能:

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的空间

注意事项:

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

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:原有空间之后没有足够大的空间

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。

🐔free:

函数的参数和声明:

void free (void* ptr);

函数的功能:

free函数用来释放动态开辟的内存

注意事项:

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。


常见的动态内存的错误:

(1)对NULL指针的解引用操作:

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

(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)对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
    int a = 10;
    int *p = &a;
    free(p);//ok?
}

(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
}

(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
}

(6)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();
    while(1);
}

切记:申请的动态内存最后一定要用free函数进行释放


 

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