C语言——O/动态内存管理

目录

一、为什么要有动态内存分配

二、malloc 和 free

1、malloc

2、free

三、calloc和realloc

1、calloc

2、realloc

四、常见的动态内存的错误

1、对NULL指针的解引用操作

2、对动态开辟空间的越界访问

3、对非动态开辟内存使用 free 释放

4、使用free释放一块动态开辟内存的一部分

5、对同一块动态内存多次释放

6、动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

五、动态内存经典笔试题分析

1、题⽬1：

2、题⽬2：

3、题目3：

4、题目4：

六、柔性数组

1、柔性数组的特点：

2、柔性数组的使用

3、柔性数组的优势

七、总结C/C++中程序内存区域划分

一、为什么要有动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟方式有：

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

但是上述的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。
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。

二、malloc 和 free

1、malloc

C语言提供了⼀个动态内存开辟的函数：

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 输入为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。

2、free

C语⾔提供了另外⼀个函数free，专⻔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 都在 stdlib.h 头文件中

#include <stdlib.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{//int arr[10];int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));if (p == NULL)//开辟失败{perror("malloc");return 1;}int i = 0;//使用 - 给数组赋值for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}//打印for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i));}//释放空间free(p);//释放p所指向的动态内存ptr = NULL;//防止p成为野指针return 0;
}


三、calloc和realloc

1、calloc

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：

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。
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;
}

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。

2、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。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

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（返回空指针）。
• 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在调整内存空间有两种情况：
        ◦ 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，同时把旧的数据拷贝到新的空间中，然后释放空间。
由于上述的两种情况，realloc函数的使⽤就要注意⼀些。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int* ptr = (int*)malloc(100);if (ptr != NULL){//业务处理}else{return 1;}//扩展容量//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)//一般不会返回原空间会创造出新的空间//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中int* p = NULL;p = realloc(ptr, 1000);if (p != NULL){ptr = p;}//业务处理free(ptr);return 0;
}


int main()
{int*p = (int*)realloc(NULL, 40);//等价于malloc//释放空间free(p);p = NULL;return 0;
}

四、常见的动态内存的错误

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，就会有问题free(p);
}//正确写法
int main()
{int*p = (int*)malloc(100);if (p == NULL){//报错信息perror("malloc");return 1;}*p = 20;//p有可能是NULL指针的//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

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++)//当i是10的时候越界访问{*(p + i) = i;}free(p);
}

3、对非动态开辟内存使用 free 释放

int main()
{int a = 10;int* p = (int*)malloc(40);if (p == NULL){return 1;}//使用//...p = &a;//p指向的空间就不再是堆区上的空间free(p);p = NULL;//....return 0;
}

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、对同一块动态内存多次释放


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);//吃内存if (NULL != p){*p = 20;}
}
int main()
{test();while (1);
}

切记：动态开辟的空间⼀定要释放，并且正确释放。

总结：malloc / calloc / realloc 申请空间如果不主动释放，出作用域是不会销毁的，释放的方式：1. free主动释放；2. 直到程序结束，才由操作系统回收。

五、动态内存经典笔试题分析

1、题目1：

//分析代码
void GetMemory(char* p)//临时变量创建使用后就会销毁后
{p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{char* str = NULL;GetMemory(str);strcpy(str, "hello world");printf(str);
}//正确代码1
void GetMemory(char** p)
{*p = (char*)malloc(100);
}void Test(void)
{char* str = NULL;GetMemory(&str);strcpy(str, "hello world");printf(str);//可以正常打印free(str);str = NULL;
}int main()
{Test();return 0;
}//正确代码2
#include <string.h>char* GetMemory()
{char* p = (char*)malloc(100);return p;
}void Test(void)
{char* str = NULL;str = GetMemory();strcpy(str, "hello world");printf(str);free(str);str = NULL;
}int main()
{Test();return 0;
}

请问运⾏ Test 函数会有什么样的结果？

        程序崩溃

2、题目2：

//返回栈空间地址问题
char* GetMemory(void)//使用完就会被销毁
{char p[] = "hello world";//static char p[] = "hello world";return p;
}
void Test(void)
{char* str = NULL;str = GetMemory();printf(str);
}
int main()
{Test();return 0;
}

请问运⾏Test 函数会有什么样的结果？

崩溃

3、题目3：

//忘记释放，会造成内存泄露
void GetMemory(char** p, int num)
{*p = (char*)malloc(num);
}void Test(void)
{char* str = NULL;GetMemory(&str, 100);strcpy(str, "hello");printf(str);free(str);str = NULL;
}int main()
{Test();return 0;
}

请问运⾏ Test 函数会有什么样的结果？
 

4、题目4：

//需要手动置空
void Test(void)
{char* str = (char*)malloc(100);strcpy(str, "hello");free(str);if (str != NULL){strcpy(str, "world");printf(str);}
}//改正
void Test(void)
{char* str = (char*)malloc(100);strcpy(str, "hello");free(str);str = NULL;//str就是野指针if (str != NULL){strcpy(str, "world");//非法访问printf(str);}
}int main()
{Test();return 0;
}

请问运⾏ Test 函数会有什么样的结果？

崩溃

六、柔性数组

也许你从来没有听说过柔性数组（flexiblearray）这个概念，但是它确实是存在的。
C99中，结构体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。
例如：

typedef struct st_type
{int i;int a[0];//柔性数组成员
};

有些编译器会报错⽆法编译可以改成：

typedef struct st_type
{int i;int a[];//柔性数组成员
}type_a;//可有可无

1、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。
例如：

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，没有包含柔性数字return 0;
}

2、柔性数组的使用

//代码1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{int i;int a[];//柔性数组成员
}type_a;//可有可无
int main()
{int i = 0;type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int));//业务处理p->i = 100;for (i = 0; i < 100; i++){p->a[i] = i;}for (i = 0; i < 15; i++){printf("%d ", p->a[i]);}free(p);return 0;
}

这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

3、柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为下⾯的结构，也能完成同样的效果。

//代码2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct st_type
{int i;int* p_a;
}type_a;int main()
{int i = 0;type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a));p->i = 100;p->p_a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int));//当成一个数组//业务处理for (i = 0; i < 100; i++){p->p_a[i] = i;}for (i = 0; i < 15; i++){printf("%d ", p->p_a[i]);}//释放空间free(p->p_a);p->p_a = NULL;free(p);p = NULL;return 0;
}

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 ⽅法1 的实现有两个好处：

第⼀个好处是：方便内存释放
        如果我们的代码是在⼀个给别⼈⽤的函数中，你在⾥⾯做了⼆次内存分配，并把整个结构体返回给⽤户。⽤户调⽤free可以释放结构体，但是⽤⼾并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存⼀次性分配好了，并返回给用户⼀个结构体指针，⽤户做⼀次 free 就可以把所有的内存也给释放掉。

第⼆个好处是：这样有利于访问速度
        连续的内存有益于提⾼访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个⼈觉得也没多⾼了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）

//示范
struct St
{char c;int n;int* arr;
};int main()
{//struct St s = {0};//printf("%d\n", sizeof(struct St));struct St* ps = (struct St*)malloc(sizeof(struct St));if (ps == NULL){perror("malloc");return 1;}ps->c = 'w';ps->n = 100;ps->arr = (int*)malloc(10*sizeof(int));if (ps->arr == NULL){perror("malloc-2");return 1;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){ps->arr[i] = i;}//数组空间不够int* ptr = (int*)realloc(ps->arr, 15*sizeof(int));if (ptr == NULL){perror("realloc");return 1;}else{ps->arr = ptr;}//使用for (i = 10; i < 15; i++){ps->arr[i] = i;}for (i = 0; i < 15; i++){printf("%d ", ps->arr[i]);}printf("\n%d\n", ps->n);printf("%c\n", ps->c);//释放free(ps->arr);ps->arr = NULL;free(ps);ps = NULL;return 0;
}

七、总结C/C++中程序内存区域划分

C/C++程序内存分配的⼏个区域：
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（操作系统）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。
 

学习很苦，鸡汤很补！！！

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/668933.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

详细关于如何解决mfc140.dll丢失的步骤，有效修复mfc140.dll文件丢失的问题。

详细关于如何解决mfc140.dll丢失的步骤，有效修复mfc140.dll文件丢失的问题。

mfc140.dll文件是Microsoft Visual Studio 2015程序集之一&#xff0c;它包含用于支持多种功能的代码和库。当这个mfc140.dll文件丢失时&#xff0c;可能会导致相关程序运行出错甚至无法运行。很多用户可能会遇到mfc140.dll丢失的问题&#xff0c;但是这并不是不可解决的困难。…
阅读更多...
Linux中判断文件系统的方法

Linux中判断文件系统的方法

文章目录 Linux中判断文件系统的方法1.使用mount命令2.使用blkid命令3.使用file命令4.使用fstab文件5.使用df命令&#xff08;这个用的比较多&#xff09;6.使用fsck命令7.使用lsblk命令(推荐-简单好用) Linux中判断文件系统的方法 1.使用mount命令 # 这样查看的只有已经挂载…
阅读更多...
浅谈连续逆F类的基础理论-波形、最佳阻抗、输出功率

浅谈连续逆F类的基础理论-波形、最佳阻抗、输出功率

浅谈连续逆F类的基础理论 各种逆类型的功放好像都少引人关注&#xff0c;因为很多人学完正的连续B/J类和连续F类&#xff0c;想当然的类推到了连续逆F类上面去。貌似连续逆F类就是连续F类的电压电流交换一下而已&#xff0c;无需额外的注意&#xff0c;实际并非那么简单的。 浅…
阅读更多...
2024年全球手机市场复苏 传音打响出海品牌进阶之战

2024年全球手机市场复苏 传音打响出海品牌进阶之战

2024年智能手机将迎来新一轮“增长季”。根据市场研究机构TechInsights的最新预测&#xff0c;2024年全球智能手机市场将恢复低个位数的增长。对广大手机厂商来说&#xff0c;这无疑是个好消息&#xff0c;但如何在逐渐回暖却竞争激烈的市场中站稳脚跟就需要他们“各显神通”了…
阅读更多...
邮件群发软件有效果吗？邮箱如何群发邮件？

邮件群发软件有效果吗？邮箱如何群发邮件？

邮件群发软件如何选择比较好&#xff1f;推荐的EDM邮件批发系统&#xff1f; 许多人开始寻找提高工作效率和推广业务的方法。其中&#xff0c;一种备受关注的工具是邮件群发软件。那么&#xff0c;究竟邮件群发软件是否有效呢&#xff1f;蜂邮EDM将深入探讨这个问题&#xff0…
阅读更多...
如何在Vue应用程序中使用Vue-Router来实现路由嵌套动画效果

如何在Vue应用程序中使用Vue-Router来实现路由嵌套动画效果

Vue-Router是Vue.js官方的路由管理插件&#xff0c;可以帮助我们轻松管理应用程序的路由。除了基本的路由功能外&#xff0c;Vue-Router还允许我们在切换路由时添加动画效果&#xff0c;提升用户体验。本文将介绍如何使用Vue-Router来实现路由嵌套动画效果&#xff0c;并提供具…
阅读更多...
nginx初学者指南

nginx初学者指南

一、启动、停止和重新加载配置 前提&#xff1a;先要启动nginx 在Windows上启动nginx的步骤如下&#xff1a; 1. 下载并安装nginx。可以从nginx官网下载适合自己操作系统的版本&#xff0c;一般是zip压缩包&#xff0c;解压到指定目录中。 2. 进入nginx的安装目录&#xff…
阅读更多...
基于Java (spring-boot)的实验室管理系统

基于Java (spring-boot)的实验室管理系统

一、项目介绍 基于Java (spring-boot)的交通管理系统功能&#xff1a;注册登录、个人信息管理、驾驶证业务类型管理、机动车业务类型管理、新闻类型管理、违法处理业务类型管理、驾驶证业务管理、机动车业务管理、新闻管理、违法处理业务管理、用户管理。 二、作品包含 ​ 三、…
阅读更多...
(源码版)2024美国大学生数学建模E题财产保险的可持续模型详解思路+具体代码季节性时序预测SARIMA天气预测建模

(源码版)2024美国大学生数学建模E题财产保险的可持续模型详解思路+具体代码季节性时序预测SARIMA天气预测建模

本篇文章是： 2024美国大学生数学建模E题财产保险的可持续模型详解思路+具体代码季节性时序预测SARIMA天气预测建模的源码版本，包含具体建模代码到生成模型步骤。那么废话不多说直接开始展示建模过程建模： 数据预处理 之前我给大家提供的一年的风暴数据是远远不够的，要做时…
阅读更多...
Redis核心技术与实战【学习笔记】 - 14.Redis 旁路缓存的工作原理及如何选择应用系统的缓存类型

Redis核心技术与实战【学习笔记】 - 14.Redis 旁路缓存的工作原理及如何选择应用系统的缓存类型

概述 我们知道&#xff0c;Redis 提供了高性能的数据存取功能&#xff0c;广泛应用在缓存场景中&#xff0c;既可以提升业务的响应速度&#xff0c;又可以避免把高并发的请求发送到数据库。 如果 Redis 做缓存时出现了问题&#xff0c;比如说缓存失效&#xff0c;那么&#x…
阅读更多...
C++进阶--搜索二叉树

C++进阶--搜索二叉树

概念 搜索二叉树是一种特殊的二叉树&#xff0c;其具有以下特点&#xff1a; 1.对于每个结点&#xff0c;它的左子树中的所有节点的值都小于该节点的值&#xff0c;而右子树中的所有节点的值都大于该节点的值。 2.左子树和右子树都是搜索二叉树。 这个 特性使得搜索二叉树可…
阅读更多...
2024初始Spring（并使用idea创建springweb项目）

2024初始Spring（并使用idea创建springweb项目）

前言 spring呢&#xff0c;以前一直是简单的了解&#xff0c;并没有利用空闲时间去进行对应的深入的学习&#xff0c;今天呢原本是打算好好学的&#xff0c;然后后来呢感觉还是太早了接触&#xff0c;打算把前面知识在过一编之后再开始 Spring介绍 Spring | Home 大家想要访…
阅读更多...
SQL必知必会笔记（13~16章）

SQL必知必会笔记（13~16章）

第十三章 创建高级联结 1、别名&#xff1a;缩短SQL语句&#xff0c;允许在一条Select语句中多次使用相同的表 SELECT A.Name, A.Maths, A.English FROM transcript AS A INNER JOIN student_id As B ON A.Name B.Name; 2、Oracle数据库中没有AS关键字&#xff0c;直接在表名或…
阅读更多...
英码科技携手昇腾共建算力底座：推出EA500I超强AI处理能力边缘计算盒子！

英码科技携手昇腾共建算力底座：推出EA500I超强AI处理能力边缘计算盒子！

在数字经济浪潮中&#xff0c;算力已成为不可或缺的驱动力&#xff0c;为各行各业的数字化转型提供了强大的推动力。面对多元化和供需不平衡的挑战&#xff0c;需要实现从理论架构到软硬件实现的质的飞跃&#xff0c;以满足持续增长的算力需求&#xff0c;华为昇腾在这一方面展…
阅读更多...
VS Code+Live Server插件开发游戏并结合内网穿透分享好友异地访问

VS Code+Live Server插件开发游戏并结合内网穿透分享好友异地访问

文章目录 前言1. 编写MENJA小游戏2. 安装cpolar内网穿透3. 配置MENJA小游戏公网访问地址4. 实现公网访问MENJA小游戏5. 固定MENJA小游戏公网地址 前言 本篇教程&#xff0c;我们将通过VS Code实现远程开发MENJA小游戏&#xff0c;并通过cpolar内网穿透发布到公网&#xff0c;分…
阅读更多...
人脸识别基本流程

人脸识别基本流程

人脸识别一般包括&#xff1a;人脸检测、人脸对齐、人脸特征提取和人脸比对四个步骤 人脸检测&#xff1a;检测到人脸的位置人脸对齐&#xff1a;同一个人采集到的不同图像可能呈现出不同的姿态和表情等&#xff0c;这种情况是不利于人脸特征提取的。所以有必要将人脸图像都变…
阅读更多...
ubuntu系统下c++ cmakelist vscode debug(带传参的debug)的详细示例

ubuntu系统下c++ cmakelist vscode debug(带传参的debug)的详细示例

c和cmake的debug&#xff0c;网上很多都需要配置launch.json&#xff0c;cpp.json啥的&#xff0c;记不住也太复杂了&#xff0c;我这里使用cmake插件带有的设置&#xff0c;各位可以看一看啊✌(不知不觉&#xff0c;竟然了解了vscode中配置文件的生效逻辑&#x1f923;) 克隆…
阅读更多...
【PPT密码】ppt设置的编辑密码，如何取消？

【PPT密码】ppt设置的编辑密码，如何取消？

不知道大家是否了解PPT文件的编辑密码&#xff0c;首先ppt中没有限制编辑功能&#xff0c;设置为只读模式后仍然可以编辑文件&#xff0c;但其实有一种类似于限制编辑的加密方式。在我们打开PPT文件的时候会有密码输入框。 如果我们没有输入密码&#xff0c;以只读方式进入&…
阅读更多...
Linux项目自动化构建工具之make/Makefile演示gcc编译

Linux项目自动化构建工具之make/Makefile演示gcc编译

文章目录 一、背景二、如何使用&#xff1f;三、原理四、关于make的问题五、再次理解/编写makefile依赖关系依赖方法 六、原理讲解项目清理makefile是支持变量的取消执行make后显示命令依赖方法可以多行 一、背景 会不会写makefile&#xff0c;从一个侧面说明了一个人是否具备…
阅读更多...
ResizeObserver的使用

ResizeObserver的使用

这篇说下ResizeObserver API。ResizeObserver接口监视 Element 内容盒或边框盒或者 SVGElement 边界尺寸的变化。 ResizeObserver避免了通过回调函数调整大小时&#xff0c;通常创建的无限回调循环和循环依赖项。它只能通过在后续的帧中处理 DOM 中更深层次的元素来做到这一点…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023