在学习动态开辟内存之前,我们已经掌握了两种内存分配的方法:
int a = 10;
int arr[10] = { 0 };
这两种开辟空间方法的特点:
1.开辟空间的大小是固定的
2.数组在申明时,必须指定数组的长度,它所需要的内存在编译时分配
但有时,我们需要的内存大小在程序运行时才能知道,上述的两种方法就不能满足我们的需求了,所以,需要使用动态内存分配的方法来开辟内存
接下来介绍几个动态内存函数:
malloc函数
需包含头文件#include<stdlib.h>
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mallochan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
如果函数参数size为0,malloc的行为属于标准未定义
malloc函数申请的内存空间,当程序退出时,还给操作系统;当程序不退出时,动态申请的内存不会主动释放,需要使用free函数
free函数
需包含头文件#include<stdlib.h>
void free(void* ptr);
free函数用来释放动态开辟的内存空间
- 如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的,那么free函数的行为是未定义的
- 如果参数ptr指向的是NULL,那么函数什么都不做
calloc函数
需包含头文件#include<stdlib.h>
void* calloc(size_t num,size_t size);
该函数的功能是为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
calloc与malloc的区别:
calloc函数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
realloc函数
需包含头文件#include<stdlib.h>
void* realloc(void* ptr,size_t size);
ptr 是要调整的内存地址
size 是调整后的大小
返回值为调整之后的内存的起始地址
realloc函数的出现会让动态内存管理更加灵活,它可以做到对动态开辟内存大小的调整
realloc函数在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在调整内存空间时会遇到两种情况:
当为情况一时:要扩展内存就直接在原有内存后追加空间,原来空间的数据不发生变化
当为情况二时:在堆空间上另外找一个大小合适的连续空间来使用,将旧的空间中的数据拷贝到新的空间,在释放掉旧的空间后返回新空间的起始地址。
常见的动态内存错误
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就会出现问题
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. 对非动态开辟的内存使用free函数释放
void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);
}
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. 对同一块空间多次释放
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);
}
!!!注意!!!动态开辟的空间一定要释放,并且要正确释放
柔性数组
在C99中,结构体中最后一个成员允许是未知大小的数组,这就叫做柔性数组成员
typedef struct st_type
{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}st-type;
柔性数组的特点
- 结构中柔性成员前面必须至少有一个其他成员
- sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
- 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
柔性数组的好处
- 方便释放内存
- 有利于提高访问速度,减少内存碎片