动态内存管理（上）——“C”

各位CSDN的uu们你们好呀，今天，小雅兰的内容是动态内存管理噢，下面，让我们进入动态内存管理的世界吧

---

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

---

 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：

• 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，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。  

---

动态内存函数的介绍

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为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

free 

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);

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。

 

 下面，让我们来使用一下malloc和free

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{//申请int* p = (int*)malloc(20);//20个字节if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){*(p + i) = i + 1;}for (i = 0; i < 5; i++){printf("%d ", *(p + i));}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

 

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。

                 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。

还是来使用一下calloc函数

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (p == NULL){printf("calloc()-->%s\n", strerror(errno));return 1;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

 

 

所以如何对申请的内存空间的内容要求初始化，那么我们可以很方便的使用calloc函数来完成任务。  

 

 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。

                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

 

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。  

 

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。

 下面，还是要来使用一下realloc函数

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){p[i] = i + 1;}//p=realloc(p,20);//不可以这样写//因为：如果调整空间失败，返回一个NULL，不仅没有调整成功，反而把之前malloc出的20个字节给毁了//可谓是“赔了夫人又折兵”int* ptr = (int*)realloc(p, 40);if (ptr != NULL){p = ptr;//使用for (i = 5; i < 10; i++){p[i] = i + 1;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}}else{printf("realloc()-->%s\n", strerror(errno));return 1;}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

 

---

常见的内存错误

对NULL指针的解引用操作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);//可能会对NULL指针的解引用操作//所以malloc函数的返回值是要判断的int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){p[i] = i;}free(p);p = NULL;return 0;
}

对动态开辟空间的越界访问

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);//可能会对NULL指针的解引用操作//所以malloc函数的返回值是要判断的if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;//越界访问for (i = 0; i < 10; i++){p[i] = i;}free(p);p = NULL;return 0;
}

对非动态开辟内存使用free释放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };int* p = arr;//......free(p);p = NULL;return 0;
}

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){*p = i + 1;p++;}free(p);//p不再指向动态内存的起始位置p = NULL;return 0;
}

对同一块动态内存多次释放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}//使用//......//释放free(p);free(p);p = NULL;return 0;
}

把这个代码稍微改一下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}//使用//......//释放free(p);p = NULL;free(p);p = NULL;return 0;
}

 这样就是可以的啦

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void test()
{int* p = (int*)malloc(20);//使用//存放1 2 3 4 5
}
int main()
{test();return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
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 。

---

好啦，小雅兰今天的内容就到这里了，这一块的知识确实对我来说是一个非常大的挑战，我会尽量去学，努力在自己大彻大悟的时候帮助到一直支持我的uu，嘿嘿，学习了动态内存管理之后，接下来，敬请期待小雅兰的动态版通讯录噢！！！