C语言动态内存管理深度解剖(下)

简介: C语言动态内存管理深度解剖

六.典型题解析

1.

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();
}
核心:
程序崩溃,形参的改变不会影响实参
也就是说str还是空指针,无法进行strcpy拷贝
错误点:
1.对空指针进行了解引用操作,程序会崩溃
2. GetMemory函数中已经开辟的p指针指向的空间没有被free释放掉,而且又因为局部变量出了作用域后会自动销毁,便无法找到所开辟出的空间了,所以出现了内存泄漏
---------------------------------------------------------------
注意:printf那一行代码没有写错!!!!!!!!!!!!!!!
int main()
{
  char* str = "hello";
  printf(str);//hello
  //等价于
  printf("hello");
  //两种printf本质上都是传入字符串"hello"的首元素'h'的地址
}
---------------------------------------------------------------
第一题改为
void GetMemory(char** p)
{
  *p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
  char* str = NULL;
  GetMemory(&str);
  strcpy(str, "hello world");
  printf(str);
  free(str);
  str = NULL;
}
int main()
{
  Test();
}

改之前:

程序直接崩溃

改之后:

成功运行

2.

char* GetMemory(void)
{
  char p[] = "hello world";
  return p;
}
//局部变量除了作用域后会被销毁
即:str变为野指针,非法访问了
属于返回栈空间(局部变量/临时变量)地址的问题
void Test(void)
{
  char* str = NULL;
  str = GetMemory();
  printf(str);
}
//可以正常运行,但不会打印hello world
第2题改为
法一:
将数组p设为静态成员,生命周期持续到整个程序结束
char* GetMemory(void)
{
  static char p[] = "hello world";
  return p;
}
void Test(void)
{
  char* str = NULL;
  str = GetMemory();
  printf(str);
}
int main()
{
  Test();
}

改之前:

打印乱码

改之后:

附加题:关于局部变量与函数栈帧之间的关系

int* test()
{
  int a = 10;
  return &a;
}
int main()
{
  int* p = test();
  //p:野指针
  printf("*p=");
  printf("%d\n", *p);
  //情况一:没有写printf(("*p=");这一条语句时,
  10 运气好而已,因为此时还未开辟其他战帧
  //情况二:*p=-858993460
  //因为:调用printf函数时为printf函数开辟了新的栈帧,新开辟的战帧覆盖了函数test的栈帧
}

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);
}
int main()
{
  Test();
}
可以正常运行,也可以打印hello
不过没有free
应改为
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();
}

4.

void Test(void)
{
  char* str = (char*)malloc(100);
  strcpy(str, "hello");
  free(str);
  if (str != NULL)
  {
    strcpy(str, "world");
    printf(str);
  }
}
错误:因为free(str)后,str没有置空,导致str为野指针
应改为
void Test(void)
{
  char* str = (char*)malloc(100);
  strcpy(str, "hello");
  free(str);
  str = NULL;
  if (str != NULL)
  {
    strcpy(str, "world");
    printf(str);
  }
}

七.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。

在c99中,结构体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。

1.含义

柔性数组的特点:
1.结构体中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
2.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3.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。
typedef struct st_type1
{
  int i;
  int a[0];//柔性数组成员
}type_a1;
//有些编译器会报错无法编译可以改成:
typedef struct st_type2
{
  int i;
  int a[];//柔性数组成员
}type_a2;
printf("%d\n",sizweof(type_a2))//答案是:4

2.使用实例

2.1

代码1:应用柔性数组

一次malloc

struct S
{
  int n;
  int arr[0];//柔性数组
};
int main()
{
  struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 40);
  //这个单独加上的40个字节就是给柔性数组开辟的空间
  if (NULL == ps)
  {
    perror("malloc");
    return 1;
  }
  ps->n = 100;
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    ps->arr[i] = i + 1;
  }
  //空间不够,需要增容
  struct S* ptr = realloc(ps, sizeof(struct S) + 60);
  if (ptr == NULL)
  {
    perror("realloc");
    return 1;
  }
  ps = ptr;
  ps->n = 15;
  for (i = 0; i < 15; i++)
  {
    printf("%d\n", ps->arr[i]);
  }
  //释放
  free(ps);
  ps = NULL;
  return 0;
}

2.2

代码2:应用指针类型

两次malloc

struct S
{
  int n;
  int* arr;
};
int main098()
{
  struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
  if (ps == NULL)
  {
    perror("malloc->ps");
    return 1;
  }
  ps->n = 100;
  ps->arr = (int*)malloc(40);
  if (ps->arr == NULL)
  {
    perror("malloc->arr");
    return 1;
  }
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    ps->arr[i] = i + 1;
  }
  //调整,增容
  int* ptr = (int*)realloc(ps->arr, 60);
  if (ptr != NULL)
  {
    ps->arr = ptr;
  }
  else
  {
    perror("realloc");
    return 1;
  }
  //打印
  for (i = 0; i < 15; i++)
  {
    printf("%d\n", ps->arr[i]);
  }
  //释放
  free(ps->arr);
  ps->arr = NULL;
  free(ps);
  ps = NULL;
  return 0;
}

2.3

跟上面的柔性数组的功能相同
不过柔性数组只需malloc一次,而下面这种方法需要malloc两次
只malloc一次的好处:提高内存利用率,避免内存碎片化
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:
1: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。
2: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.主要是为了减少内存碎片

以上就是C语言动态内存管理深度解剖,希望能对大家有所帮助,谢谢大家

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