c语言进阶部分详解(《高质量C-C++编程》经典例题讲解及柔性数组)

简介: c语言进阶部分详解(《高质量C-C++编程》经典例题讲解及柔性数组)

今天便接“上回书所言”,来介绍《高质量C-C++编程》经典例题讲解及柔性数组


一.几个经典例题

1.1题目一

void ToMalloc(char* p)
{
  p = (char*)malloc(100);
}
void test1(void)
{
  char* str = NULL;
  ToMalloc(str);
  strcpy(str, "hello");
  printf(str);//就是printf("%s",str);
    free(str);
    str=NULL;
}
int main()
{
  test1();
  return 0;
}


运行结果是程序崩溃了:

  • 对一个NULL进行解引用操作(想对一个指针内容更改必然有解引用操作)
  • p动态开辟后没有进行free,内存泄露了

注意

有些读者可能遇到这样的情况

int main()
{
  char* ar = "abdldsaf";
  strcpy(ar,"hello");
  printf(ar);
  return 0;
}


编译器都会报错,这是因为:ar其实是一个字符串常量 ,我们怎么能对常量进行修改呢?应该使用字符数组来存储可修改的字符串

所以我们可以用数组或者动态开辟进行改正问题


改进

void ToMalloc(char** p)
{
  *p = (char*)malloc(100);
}
void test1(void)
{
  char* str = NULL; 
  ToMalloc(&str);
  strcpy(str, "hello");
  printf(str);//就是printf("%s",str);
}


1.2问题二

char* ToMalloc(void)
{
  char p[] = "hello world";
  return p;
}
void test2(void)
{
  char* str = NULL;
  str = ToMalloc();
  printf(str);
}
int main()
{
  test2();
  return 0;
}


结果:


大家可以看到是乱码:这是因为我们返回了局部变量的地址。当出了ToMalloc函数后,p在栈空间上面被销毁了。此时返回的指针将指向无效的内存(内存已经还给操作系统了)


1.3问题三

void ToMalloc(char** p, int num)
{
  *p = (char*)malloc(num);
}
void test3(void)
{
  char* str = NULL;
  ToMalloc(&str, 100);
  strcpy(str, "hello");
  printf(str);
}
int main()
{
  test3();
  return 0;
}


大家可以看到跟问题一我们改进后的代码几乎是是一样的 ,也确实输出hello

问题便是存在内存泄漏 ,我们没有对malloc开辟的空间进行free


1.4问题四

void test4()
{
  char* str = (char*)malloc(100);
  strcpy(str, "hello");
  free(str);
  if (str != NULL)
  {
    strcpy(str, "world");
    printf(str);
  }
}
int main()
{
  test4();
  return 0;
}

str已经被释放了,str成为了野指针,又对野指针进行操作(非法访问内存 )


二.柔性数组

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

基本形式如下:

typedef struct st_type

{

       int i ;

       int a [ 0 ]; // 柔性数组成员 部分编译器不能识别时换成:int a[];

} type_a ;

2.1柔性数组特点

  1. 结构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一般使用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(多的一部分要给柔性数组)
typedef struct s
{
  char a;
  int b;
  int c[0];//柔性数组成员
};
int main()
{
  printf("%d", sizeof(struct s));
  return 0;
}

b4d12eedbb324933b4dad65d2ea3543c.png

2.2柔性数组的使用

struct s
{
  char a;
  int b;
  int c[0];//柔性数组成员
};
int main()
{
  struct s* s1 = (struct s*)malloc(sizeof(struct s)+20);
  if (s1 == NULL)
  {
    perror("malloc");
    return 1;
  }
  //赋值
  s1->a = 'a';
  s1->b = 6;
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    s1->c[i] = i;
  }
  //打印
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    printf("%d ",s1->c[i]);
  }
  //如果不够,就扩容
  struct s* s2 = (struct s*)realloc(s1, sizeof(struct s) + 40);
  if (s1 != NULL)
  {
    s1 = s2;
  }
  else
  {
    return 1;
  }
  //释放
  free(s1);
  s1 = NULL;
  return 0;
}


2.3柔性数组的优势

也许我们会想,下面的代码也有相同的作用啊,为什么还要用柔性数组呢?

struct S
{
  char a;
  int b;
  int* c;
};
int main()
{
  struct S* s1 = (struct s*)malloc(sizeof(struct s));
  if (s1 == NULL)
  {
    perror("malloc");
    return 1;
  }
  //赋值
  s1->a = 'a';
  s1->b = 6;
  s1->c = (int*)malloc(20);
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    s1->c[i] = i;
  }
  //打印
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    printf("%d ", s1->c[i]);
  }
  //如果不够,就扩容
  int p = (struct s*)realloc(s1->c,40);
  if (s1 != NULL)
  {
    s1->c = p; 
  }
  else
  {
    return 1;
  }
  //释放
  free(s1->c); //先释放后部分,如果先释放前面的就找不到后面的了
  s1->c = NULL;
  free(s1);
  s1 = NULL;
  return 0;
}


我们可以知道还是柔性数组的代码更好:

优点一:方便内存释放

如果结构体里面做了二次内存分配,有时可能只针对结构体进行一次释放,这样就造成内存泄漏了。

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

优点二: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


好嘞!这次的内容就先到这里了,感谢大家支持!!!


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