C语言进阶⑰(动态内存管理)四个动态内存函数+动态通讯录+柔性数组_malloc+free(中)

简介: C语言进阶⑰(动态内存管理)四个动态内存函数+动态通讯录+柔性数组_malloc+free

C语言进阶⑰(动态内存管理)四个动态内存函数+动态通讯录+柔性数组_malloc+free(上):https://developer.aliyun.com/article/1513201

3. 常见的动态内存错误

3.1 对空指针的解引用操作

 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(9999999999);//开辟失败,返回空指针
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++) 
    {
        *(p + i) = i; // 对空指针进行解引用操作,非法访问内存
    }
    return 0;
}
//解决方案:对 malloc 函数的返回值做判空处理
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(9999999999);
    // 对malloc函数的返回值做判空处理
    if (p == NULL) 
    {
        perror("main")
        return 1;
    }
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++) 
    {
        *(p + i) = i;
    }
    return 0;
}

记得对 malloc 函数的返回值做判空处理

3.2 对动态开辟空间的越界访问

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // 申请10个整型的空间
    if (p == NULL) 
    {
        perror("main");
        return 1;
    }
    int i = 0;
    // 越界访问 - 指针p只管理10个整型的空间,根本无法访问40个
    for (i = 0; i < 40; i++)
    {
        *(p + i) = i;
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

为了防止越界访问,使用空间时一定要注意开辟的空间大小。

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 0 }; // 在栈区上开辟
    int* p = arr;
    // 使用  略
    free(p); // 使用free释放非动态开辟的空间
    p = NULL;
    return 0;
}

不要对非动态开辟的内存使用 free,否则会出现难以意料的错误。(程序可能会卡死)

3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int* p = malloc(10 * sizeof(int));
    if (p == NULL) 
    {
        return 1;
    }
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++) 
    {
        *p++ = i; // p指向的空间被改变了
        //而且存在内存泄露风险
    }
    free(p);//error  p不再指向动态内存的起始位置
    p = NULL;
    return 0;
}

注意事项:这么写代码会导致 p 只释放了后面的空间。没人记得这块空间的起始位置,

再也没有人找得到它了,这是很件很可怕的事情,会存在内存泄露的风险。

释放内存空间的时候一定要从头开始释放。

3.5 对同一块动态内存多次释放

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int* p = malloc(10 * sizeof(int));
    if (p == NULL) 
    {
        return 1;
    }
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++) 
    {
        p[i] = i;
    }
    // 释放
    free(p);
    // 一时脑热或者出了函数后忘了,再一次释放(程序可能会卡死)
    free(p);//error
    return 0;
}

解决方案:在第一次释放后紧接着将 p 置为空指针,free对空指针释放什么都不会做

3.6 动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test()
{
    int* p = (int*)malloc(100);
    if (p == NULL)
    {
        return;
    }
    // 使用 略
    
    // 此时忘记释放了
}
int main()
{
    test();
    free(p); // 此时释放不了了,没人知道这块空间的起始位置在哪了
    p = NULL;
}

malloc 这一系列函数 和 free 一定要成对使用,记得及时释放。

你自己申请的空间,用完之后不打算给别人用,就自己释放掉即可。

如果你申请的空间,想传给别人使用,传给别人时一定要提醒别人用完之后记得释放。

动态开辟的内存空间有两种回收方式: 1. 主动释放(free) 2. 程序结束

如果这块程序在服务器上 7x24 小时运行,如果你不主动释放或者你找不到这块空间了,

最后就会导致内存泄漏问题。内存泄漏(Memory Leak)是指程序中已动态分配的堆内存

由于某种原因程序未释放或无法释放,造成系统内存的浪费,

导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。

4. 几道经典的笔试题

题目选自高质量的C++/C编程指南、Nice2016校招笔试题。(可以当做对应练习使用)

(所以这篇在最后只留了没那么有关的几道编程题,)

4.1 题目1:

下列代码存在什么问题?请指出问题并做出相应的修改。

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
void GetMemory(char* p)
{
    p = (char*)malloc(100);
}
void Test() 
{
    char* str = NULL;
    GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
}
int main() 
{
    Test();
    return 0;
}

解析:(笔试和面试时要能把问题用语言说出来)

str 传给 GetMemory 函数时为值传递,所以 GetMemory 函数的形参 p 是 str 的一份临时拷贝。

在 GetMemory 函数内部动态开辟的内存空间的地址存放在了 p 中,并不会影响 str。

所以当 GetMemory 函数返回之后, str 仍然是 NULL,导致 strcpy 拷贝失败。

其次,随着 GetMemory 函数的返回,形参 p 随即销毁并且没有及时的使用 free 释放

从而导致动态开辟的100个字节存在内存泄露问题。根据经验,程序会出现卡死的问题。

代码改法1:

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// ↓ 修改返回类型为char*
char* GetMemory(char* p) 
{
    p = (char*)malloc(100);
    return p; // 将p带回来
}
void Test() 
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory(str); // 用str接收,此时str指向刚才开辟的空间
    strcpy(str, "hello world"); // 此时copy就没有问题了
    printf(str);//printf("hello world");传给printf函数的也是h的地址,所以没问题
    // 用完之后记得free,就可以解决内存泄露问题
    free(str);
    str = NULL; // 还要将str置为空指针
}
int main() 
{
    Test();
    return 0;
}

代码改法2:

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//              ↓ 用char**接收
void GetMemory(char** p) 
{
    *p = (char*)malloc(100);
}
 
void Test() 
{
    char* str = NULL;
    GetMemory(&str); // 址传递,就可以得到地址
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
    // 记得free,就可以解决内存泄露问题
    free(str);
    str = NULL; // 还要将str置为空指针
}
int main() 
{
    Test();
    return 0;
}

4.2 题目2:

请问运行Test 函数会有什么样的结果?

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.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;
}

解析:

GetMemory 函数内部创建的数组实在栈区上创建的,出了函数 p 数组的空间就还给了操作系统,

返回的地址是没有实际意义的,如果通过返回的地址去访问内存,就会导致非法访问内存问题。

4.3 题目3:

请问运行Test 函数会有什么样的结果?

 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.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;
}

解析:

就是对第一题的修改,但是没有 free和置空,导致内存泄露。


4.4 题目4:

请问运行Test 函数会有什么样的结果?

 
#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;
}

解析:

free 之后没有将 str 置为空指针,

导致 if 为真,对已经释放掉的内存进行了访问,引发非法访问的问题。

改法:free 后将 str 置为空指针

C语言进阶⑰(动态内存管理)四个动态内存函数+动态通讯录+柔性数组_malloc+free(下):https://developer.aliyun.com/article/1513211

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