动态内存管理(1)
目录
1. 为什么存在动态内存分配
2. 动态内存函数的介绍
2.2 calloc
2.3 realloc
3. 常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用操作
3.2 对动态开辟空间的越界访问
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
3.5 对同一块动态内存多次释放
3.6 动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)
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
2.1 malloc和free
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。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<limits.h>int main()
{//申请一块空间,用来存放10个整型//int* p = (int*)malloc(INT_MAX*4);int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}return 0;
}
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。
#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:
int main()
{int* p = malloc(10 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}//打印int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d\n", *(p + i));}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}
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。
int main()
{int* p = calloc(10, sizeof(int));if (p == NULL){perror("calloc");return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){p[i] = i;}//打印for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d\n", *(p + i));}//空间不够,希望调整空间为20个整型的空间int* ptr = (int*)realloc(p, 2000*sizeof(int));if (ptr != NULL){p = ptr;}//...//释放free(p);p = NULL;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
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