弄懂动态内存管理

Posted 王不患吖吖吖

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了弄懂动态内存管理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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为什么要存在内存管理?

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我们通常使用,局部变量数组来开辟内存如

int val=20;
int arr[10]=0;

但是上面内存开辟空间存在两个特点

  1. 内存的空间开辟是固定的
  2. 数组在申明时,必须要指定数组的长度,程序在编译是分配内存

但是对于空间的需求并不是固定的,有时候我们在程序运行时才能知道需要多少内存,这时候我们就需要动态管理内存了

动态函数的介绍

C语言有这样一个函数

void *malloc(size_t size);

函数向内存申请一块连续的空间,并返回指向这块空间的指针。

  1. 如果开辟成功就返回一个指向开辟好空间的指针。
  2. 如果开辟失败就返回一个空指针,使用在使用返回值的时候一定要做检查
  3. 返回值是void*,所以根据不同情况要做强制类型转换
  4. 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。

另一个函数free

void free(void *ptr);

它用来释放动态开辟的内存

  1. 参数ptr一定是指向一块动态内存开辟的空间,否则free函数的行为是未定义的。
  2. free(NULL)可以存在,但是函数什么事情也不做。

malloc和free都是在stdlib.h头文件中的下面是一个简单的应用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()

	int n;
	scanf("%d", &n);
	int* ptr = NULL;
	ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	for (int i = 0; i < n; i++)
	
		*(ptr + i) = i;
	
	free(ptr);
	ptr = NULL;

calloc

calloc也用来实现动态内存分配

void *calloc(size_t num,size_t size)

函数的作用是将num个大小为size个的元素开辟一块空间,并将每个字节初始化为0。
与malloc函数的区别就是它在返回地址之前把空间的每一个字节都初始化为0举个例子

realloc

  1. realloc函数可以让动态内存管理更加灵活。
  2. realloc函数可以对于内存进行调整函数原型如下
void *realloc(void* ptr,size_t size);
  1. ptr是要调整的内存地址
  2. size是调整后的新大小
  3. 返回值是内存调整后的起始位置
  4. 这个函数会将原来的数据移动到新的空间
  5. realloc调整内存空间有两种情况

1.原有空间有足够大的空间
2.没有足够大的空间

  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。
  2. 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
    使用realloc函数的使用就要注意一些
#include <stdio.h>
int main()

 int *ptr = malloc(100);
 if(ptr != NULL)
 
     //业务处理
 
 else
 
     exit(EXIT_FAILURE);    
 
 //扩展容量
 //代码1
 ptr = realloc(ptr, 1000);//这样可以吗?(如果申请失败会如何?)
 
 //代码2
 int*p = NULL;
 p = realloc(ptr, 1000);
 if(p != NULL)
 
 ptr = p;
 
 //业务处理
 free(ptr);
 return 0; 

*如果ptr申请失败那么原来的申请的100个字节将无法释放,会导致内存泄漏
正确的写法是使用新的变量来进行realloc申请成功再将新的变量赋给ptr
*

常见的动态内存错误

  • 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);
 
  • free函数的错误使用
void test()

int a=10;
int *p=&a;
free(p);
//只有动态开辟的内存才能使用free

  • free函数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不在指向初始地址,动态内存的起始位置

  • 同一块内存的多次释放
void test()

int *p=(int*)malloc(100);
free(p);
free(p);//重复释放

  • 内存泄漏
void test()

 int *p = (int *)malloc(100);
 if(NULL != p)
 
 *p = 20;
 
 

切记:动态开辟的内存一定要释放,并且正确释放。

常考的几个笔试题

void GetMemory(char *p) 
 p = (char *)malloc(100);

void Test(void) 
 char *str = NULL;
 GetMemory(str);
 strcpy(str, "hello world");
 printf(str);

问运行test函数会发生上面
答:程序崩溃
因为GetMemory 并不能传递动态内存,Test 函数中的 str 一直都是 NULL。
执行完函数之后p获得的新的地址但是str仍然是空,另外没有对内存进行释放导致了内存泄漏
正确的改进方式

void GetMemory(char **p) 
 p = (char *)malloc(100);

void Test(void) 
 char *str = NULL;
 GetMemory(&str);
 strcpy(str, "hello world");
 printf(str);

传入str变量的地址,因为str为char*类型,所以应该形式参数为二重指针
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下一题

void GetMemory(char **p, int num)

*p = (char *)malloc(num);

void Test(void)

char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, “hello”);
printf(str);

请问运行Test 函数会有什么样的结果?

会打印hello但是会发生内存泄漏,GetMemory()函数中未检查分配失败的情况;
if(*p==NULL) 没有对分配的内存进行回收
free();

下一题

题目:void Test(void)

char *str = (char *) malloc(100);
strcpy(str, “hello”);
free(str);
if(str != NULL)

strcpy(str, “world”);
printf(str);



请问运行Test 函数会有什么样的结果?

分析:
篡改动态内存区的内容,后果难以预料,非常危险。
因为free(str);之后,str 成为野指针,if(str != NULL)语句不起作用。

应在free(str)之后将str赋值为空 str=NULL;
以上是动态内存管理的介绍,十分全面。
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以上是关于弄懂动态内存管理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

一篇文章弄懂动态内存管理

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动态内存管理分析理解