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动态内存管理

时间:2024-09-19 09:24:10浏览次数:10  
标签:malloc 函数 管理 int free 内存 动态内存 空间

1. 为什么要有动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟⽅式存在两个缺点 

• 空间开辟⼤⼩是固定的。

• 数组在申明的时候,必须指定数组的⻓度,数组空间⼀旦确定了⼤⼩不能调整

但是对于空间的需求,不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间⼤⼩在程序运⾏的时候才能知 道,那数组的编译时开辟空间的⽅式就不能满⾜了。

C语⾔引⼊了动态内存开辟,让程序员⾃⼰可以申请和释放空间,就⽐较灵活了。 

2. malloc和free

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  返回值的类型是 NULL 指针,因此malloc的返回值⼀定要做检查。 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。 

free 

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。 

3. calloc和realloc

calloc 

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。 

#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;
 }

 这个输出结果都是0

realloc

• 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,那为了合理的使 ⽤内存,我们⼀定会对内存的⼤⼩做灵活的调整。 

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

◦ 情况2:原有空间之后没有⾜够⼤的空间 

情况1

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

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。

4. 常⻅的动态内存的错误

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 

 

 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++;
 }
 free(p);//p不再指向动态内存的起始位

 对同⼀块动态内存多次释放

动态开辟内存忘记释放(内存泄漏) 

忘记释放不再使⽤的动态开辟的空间会造成内存泄漏。 切记:动态开辟的空间⼀定要释放,并且正确释放。 

5. 动态内存经典笔试题分析

 这里可以看, 《高质量的c++编程这本书》

6. 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。

 struct st_type
 {
 int i;
 int a[];//柔性数组成员 
};

 

柔性数组的特点:

• 结构中的柔性数组成员前⾯必须⾄少⼀个其他成员。

• 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。 

typedef struct st_type
 {
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员 
}type_a;
 int main()
 {
 
 printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
return 0;
 }

 可以这样使用type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));

7. 总结C/C++中程序内存区域划分

1. 栈区(stack):在执⾏函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执⾏结束时 这些存储单元⾃动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很⾼,但是分配的内 存容量有限。栈区主要存放运⾏函数⽽分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。 

2. 堆区(heap):⼀般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。分配⽅ 式类似于链表。

3. 数据段(静态区):(static)存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

4. 代码段:存放函数体(类成员函数和全局函数)的⼆进制代码。 

 

标签:malloc,函数,管理,int,free,内存,动态内存,空间
From: https://blog.csdn.net/2402_86688931/article/details/142312760

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