BIT-5-动态内存管理（C语言进阶）

本章重点

  • 为什么存在动态内存分配
  • 动态内存函数的介绍
    • malloc
    • free
    • calloc
    • realloc
  • 常见的动态内存错误
  • 几个经典的笔试题
  • 柔性数组

1. 为什么存在动态内存分配

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：

  1. 空间开辟大小是固定的。
  2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

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。
这时候就只能试试动态存开辟了。

2. 动态内存函数的介绍

2.1malloc和free

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 为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

C语言提供了另外一个函数free，专门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);

ree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。
举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{//代码1int num = 0;scanf("%d", &num);int arr[num] = {0};//代码2int* ptr = NULL;ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空{int i = 0;for(i=0; i<num; i++){*(ptr+i) = 0；}}free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存ptr = NULL;//是否有必要？return 0;
}

2.2 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：v
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if(NULL != p){//使用空间}free(p);p = NULL;return 0;
}

所以如何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。

2.3 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，那为了合理的时候内存，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。
    函数原型如下：
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。
由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些。
举个例子：

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

3. 常见的动态内存错误

3.1 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);
}

3.2 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);
}

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{int a = 10;int *p = &a;free(p);//ok?
}

3.4 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
}

3.5 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
}

3.6 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);
}

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 。

4. 几个经典的笔试题

4.1 题目1：

void GetMemory(char *p)
{p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{char *str = NULL;GetMemory(str);strcpy(str, "hello world");printf(str);
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

4.2 题目2：

char *GetMemory(void)
{char p[] = "hello world";return p;
}
void Test(void)
{char *str = NULL;str = GetMemory();printf(str);
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

4.3 题目3：

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？

4.4 题目4：

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？

5. C/C++程序的内存开辟

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。

有了这幅图，我们就可以更好的理解在《C语言初识》中讲的static关键字修饰局部变量的例子了。

实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。
但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序结束才销毁
所以生命周期变长。

6. 柔性数组

也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的。
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。

例如：

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

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;

6.1 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：

//code1
typedef struct st_type
{int i;int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4

6.2 柔性数组的使用

//代码1
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;
}
free(p);

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。

6.3 柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为：

//代码2
typedef struct st_type
{int i;int *p_a;
}type_a;
type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));//业务处理
for(i=0; i<100; i++)
{p->p_a[i] = i;
}//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;

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，但是用户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）

扩展阅读：

C语言结构体里的数组和指针

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/789927.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

华为OD面试手撕算法-字符串压缩

华为OD面试手撕算法-字符串压缩

题目描述 本题是leetcode原题&#xff1a;字符串压缩 字符串压缩。利用字符重复出现的次数&#xff0c;编写一种方法&#xff0c;实现基本的字符串压缩功能。比如&#xff0c;字符串"aabcccccaaa"会变为"a2b1c5a3"。若“压缩”后的字符串没有变短&#xf…
阅读更多...
瑞吉外卖实战学习--12、分类管理的修改和删除接口实现

瑞吉外卖实战学习--12、分类管理的修改和删除接口实现

分类管理的修改和删除的接口实现 前言获取接口的方法修改接口的连接请求方式和参数删除接口的连接请求方式和参数 实现接口 前言 本篇实现分类的管理的修改和删除接口&#xff0c;在平时项目中最常用的就是增删改查接口&#xff0c;通过页面来的到请求的接口和方法然后通过创建…
阅读更多...
在Java中对SQL进行常规操作的通用方法

在Java中对SQL进行常规操作的通用方法

SQL通用方法 一、常规方法增删改查二、具体优化步骤1.准备工作2.getcon()方法&#xff0c;获取数据库连接对象3.closeAll()方法&#xff0c;关闭所有资源4.通用的增删改方法5.通用的查询方法6.动态查询语句 总结 一、常规方法增删改查 在常规方法中&#xff0c;我们在Java中对…
阅读更多...
数据挖掘|贝叶斯分类器及其Python实现

数据挖掘|贝叶斯分类器及其Python实现

分类分析|贝叶斯分类器及其Python实现 0. 分类分析概述1. Logistics回归模型2. 贝叶斯分类器2.1 贝叶斯定理2.2 朴素贝叶斯分类器2.2.1 高斯朴素贝叶斯分类器2.2.2 多项式朴素贝叶斯分类器 2.3 朴素贝叶斯分类的主要优点2.4 朴素贝叶斯分类的主要缺点 3. 贝叶斯分类器在生产中的…
阅读更多...
SD-WAN降低网络运维难度的三大关键技术

SD-WAN降低网络运维难度的三大关键技术

企业网络作为现代企业不可或缺的基础设施&#xff0c;承担着连接全球的重要任务。随着全球化和数字化转型的加速推进&#xff0c;企业面临着越来越多的网络挑战和压力。传统的网络组网方式已经不能满足企业规模扩大、分支机构增多、上云服务等需求&#xff0c;导致了网络性能下…
阅读更多...
双机 Cartogtapher 建图文件配置

双机 Cartogtapher 建图文件配置

双机cartogtapher建图 最近在做硕士毕设的最后一个实验&#xff0c;其中涉及到多机建图&#xff0c;经过调研最终采用cartographer建图算法&#xff0c;其中配置多机建图的文件有些麻烦&#xff0c;特此博客以记录 非常感谢我的同门 ”叶少“ 山上的稻草人-CSDN博客的帮助&am…
阅读更多...
部署项目遇到的各种问题总结

部署项目遇到的各种问题总结

文章目录 前言一、后端问题 jar包运行出现错误宝塔面板使用jdk17二、数据库问题 版本问题三、前端问题 连不上后端总结 前言 在做完项目之后&#xff0c;为了让别人访问到自己的网站&#xff0c;就需要部署前端后端以及数据库&#xff0c;但是在部署的过程中出现了各种问题和困…
阅读更多...
VUE——概述

VUE——概述

vue是前端框架&#xff0c;基于MVVM思想。 引入 从官网下载vue文件 <script src"js/vue.js"></script> 定义vue对象 new Vue({el: "#x",//vue接管区域&#xff0c;#表示选择器&#xff0c;x是id名字data: {message: "y"} })案例…
阅读更多...
GICv3学习

GICv3学习

中断分组 GICD_CTLR&#xff1a;配置是否支持group0、安全group1、非安全group1中断&#xff1b; 怎么配置中断在哪个组&#xff1b; 怎么知道中断是安全的还是非安全的&#xff1b; GICD_IGROUPR&#xff1a; 配置中断分组、中断是安全还是非安全&#xff1b; 4.4 软件产生中…
阅读更多...
【SpringTask】快速入门

【SpringTask】快速入门

一、Spring Task 1.1 概述 介绍&#xff1a;(是什么&#xff1f; Spring Task 是Spring框架提供的任务调度工具&#xff0c;就是个定时任务框架 作用&#xff1a;(干啥的? 按照约定的时间 --》定时自动执行某段JAVA代码&#xff08;将某段逻辑功能实现&#xff09; 应用场景…
阅读更多...
3.java openCV4.x 入门-数据类型（CvType）与Scalar

3.java openCV4.x 入门-数据类型（CvType）与Scalar

专栏简介 &#x1f492;个人主页 &#x1f4f0;专栏目录 点击上方查看更多内容 &#x1f4d6;心灵鸡汤&#x1f4d6;我们唯一拥有的就是今天&#xff0c;唯一能把握的也是今天 &#x1f9ed;文章导航&#x1f9ed; ⬆️ 2.hello openCV ⬇️ 4.待更新 数据类型&#xff…
阅读更多...
U盘弹不出？事件查看器

U盘弹不出？事件查看器

使用完U盘或者硬盘遇到弹不出&#xff0c;是直接拔掉还是关机再拔&#xff1f; no no no 看这&#xff01; 1、开始菜单&#xff0c;或者叫“windows” 2.右键&#xff0c;点击按键“V”; 3.看到了事件查看器&#xff1b; 是PDF阅读器在占用文件&#xff1b; 关闭就正常了&…
阅读更多...
yolov8姿态识别与绘制

yolov8姿态识别与绘制

YOLOv8姿态检测是一种基于深度学习的计算机视觉技术&#xff0c;用于识别图像或视频中人体的姿态。作为YOLO系列算法的最新版本&#xff0c;YOLOv8在姿态检测任务上展现出了卓越的性能和效率。以下将详细介绍YOLOv8姿态检测的原理、特点、应用以及训练过程。 一、YOLOv8姿态检…
阅读更多...
进制转换器（C语言）

进制转换器（C语言）

目录 1问题&#xff1a; 输入任意进制的数值&#xff0c;可以转换成任意进制的数值&#xff08;2到36进制&#xff09;; 2思路&#xff1a; 3代码&#xff1a;&#xff08;需要运用到数据结构栈的知识&#xff09; 4运行结果&#xff1a; 1问题&#xff1a; 输入任意进制的数…
阅读更多...
算法知识点汇总

算法知识点汇总

知识点 1. 求二进制中1的个数 int get_count(int x)//返回x的二进制有多少个1 int get_count(int x) {int res 0;while (x){res ;x - x & -x;}return res; }2. 建树&#xff0c;和树的DFS 记得初始化头节点 const int N 1e5 10, M N * 2; int h[N], e[M], ne[M], id…
阅读更多...
Golang和Java的对决：从设计理念到工具链的全面比较

Golang和Java的对决：从设计理念到工具链的全面比较

文章目录 使用率排名Golang和Java设计理念语法和类型系统并发处理资源消耗生态系统和工具链 结语 使用率排名 据最新的2024年3月 Tiobe 编程语言排行榜&#xff0c;目前 Golang 的使用率排名为第8呈上升趋势&#xff0c;Java 的使用率排名为第4呈下降趋势 2024年3月2023年3月…
阅读更多...
用ENIGMA-toolbox作图

用ENIGMA-toolbox作图

之前一直使用ggseg呈现结果&#xff0c;最近想试一试其他绘图工具。ENIGMA-toolbox有所了解&#xff0c;绘图功能看起来门槛不高&#xff0c;所以就试着用它呈现一些结果。Matlab版本的ENIGMA-toolbox直接使用就是SurfStat的功能绘图&#xff0c;Python版本的绘图功能应该是根据…
阅读更多...
【Leetcode】top 100 回溯

【Leetcode】top 100 回溯

基础知识补充 回溯中的组合问题&#xff1a; 优化&#xff1a;剪枝&#xff1a;在for循环时需要根据当前状态调整循环次数&#xff08;组合问题&#xff09; 基础操作补充 &#xff01;&#xff01;&#xff01;牢记模板&#xff01;&#xff01;&#xff01; result [] def b…
阅读更多...
UE4_破碎插件的蓝图节点_Apply Radius Damage

UE4_破碎插件的蓝图节点_Apply Radius Damage

一、知识点 Apply Radius Damage:破碎组件所带的蓝图节点。 二、使用方法&#xff1a; 1、设置——插件&#xff0c;搜索destruction&#xff0c;找到 Apex Destruction&#xff0c;勾选已启用。重启虚幻编辑器。 2、这样右键操作就有创建可破坏的网格体菜单&#xff0c;将do…
阅读更多...
八、从0开始卷出一个新项目之瑞萨RZN2L 3.1.7 debug调试和下载

八、从0开始卷出一个新项目之瑞萨RZN2L 3.1.7 debug调试和下载

目录 3.1.7 debug调试和下载 3.1.7.1 官方介绍 3.1.7.2 e2studio debug变量实时监控 3.1.7.3 Iar debug变量实时监控 3.1.7.4 debug经验总结 八、从0开始卷出一个新项目之瑞萨RZN2L 3.1.7 debug调试和下载 3.1.7 debug调试和下载 3.1.7.1 官方介绍 官网&#xff1a; d…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023