动态内存的管理(内存储存的god)

简介: 动态内存的管理(内存储存的god)

1.为什么要有动态数组呢

int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

上述开辟空间的方式有两个特点:

  • 空间开辟大小是固定的
  • 数组在申明的时候,必须指定数组的长度,数组空间一旦确定了大小不能调整

对于空间的开辟,固定的空间大小有时候不能满足我们的需求。这个时候我们就需要自己开辟一段空间。

2.malloc与free

malloc函数

C语言为我们提供了一个动态内存开辟的函数:malloc

void* malloc (size_t size);

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。

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。

int main()
{
  int* p = (int*)malloc(40);
  //这里开辟了一段40字节的空间
  return 0;
}

free函数

C语言提供了另外一个函数free,专门是用来做动态内存的释放和回收的,函数原型如下:

void free (void* ptr);

free函数用来释放动态开辟的内存。

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。

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  int* ptr = NULL;
  ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  if (NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
  {
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
      *(ptr + i) = 0;
    }
  }
  free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
  ptr = NULL;
  return 0;
}

注:malloc常常与free搭配,使用malloc开辟空间,执行完程序后需要使用free进行空间的释放

3.calloc和realloc

C语言还提供了⼀个函数叫 calloc , calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下:

这里我们就要学习到malloc的亲兄弟了

calloc函数

void* calloc (size_t num, size_t size);
  • 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。

我们可以利用调试进行监视:

举个例子:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
 int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
 if(NULL != p)
 {
 int i = 0;
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 printf("%d ", *(p+i));
 }
 }
 free(p);
 p = NULL;
 return 0;
}

我们会发现输出结果全为0;

所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化,那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。

relloc函数

  • realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
  • 有时会我们发现过去申请的空间太小了,有时候我们又会觉得申请的空间过大了,那为了合理的时候内存,我们⼀定会对内存的大小做灵活的调整。那realloc函数就可以做到对动态开辟内存大的调整。

函数原型如下:

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。
  • 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新的空间。
  • 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

常见的动态内存的错误

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);
 }

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);
}

对非动态开辟内存使用free释放

void test(){
 
 int a = 10;
 int *p = &a;
 free(p);<-
 
}    

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++;    //每次加1,p的地址都会发生变化
 free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
 
 }

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
 }

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);
}

以上为容易出现的问题!!!


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