文章目录
目录
- 为什么存在动态内存分配
- 动态内存函数的介绍
- 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 main()
{
int a = 10;//变量
int arr[10];//数组
return 0;
}
但是上述的开辟空间的方式有两个特点:
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内存开辟了。
2. 动态内存函数的介绍
2.1 malloc 和 free
C语言提供了一个动态内存开辟的函数:
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。
注: malloc 申请的内存空间,当程序退出时,还给操作系统;当程序不退出,动态申请的内存,不会主动释放的,需要使用 free 函数来释放。
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:
free函数用来释放动态开辟的内存:
注: malloc 和 free 都声明在 stdlib.h 的头文件中。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
//int arr[10];
int* p = (int*)malloc(40);
if (NULL == p)
{
perror("malloc");
return 1;
}
//开辟成功
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d\n", *(p + i));
}
free(p);//把p所指向的这块空间释放了
p = NULL;//避免p变成野指针
//int a = 10;
//int* ptr = &a;
//free(ptr);//err
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:
- 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。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (NULL == p)
{
perror("calloc");
return 1;
}
//打印数据
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", p[i]);
}
//释放
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
//打印结果为:
//0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(INT_MAX, sizeof(int));
if (NULL == p)
{
perror("calloc");
return 1;
}
//打印数据
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", p[i]);
}
//释放
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
//打印结果为:
//calloc: Not enough space
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。
2.3 realloc
- realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
- 有时我们会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,那为了合理的调整内存,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:
- ptr 是要调整的内存地址(Pointer to a memory block previously allocated with malloc, calloc or realloc.)
- 当 ptr 为空指针时,它的功能和 malloc 是一样的(Alternatively, this can be a null pointer, in which case a new block is allocated (as if malloc was called).)
- size 是调整之后的新大小
- 返回值为调整之后的内存起始位置
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (NULL == p)
{
perror("malloc");
return 1;
}
//初始化为1~10
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
//增加一些空间
int* ptr = (int*)realloc(p, 80);//这里不能直接用p来接收,因为如果增容失败返回空指针,那么p原来所指向的40个字节的空间也找不到了,这40个字节我既用不到它也找不到它,导致了内存泄漏
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
ptr = NULL;
}
else
{
perror("realloc");
return 1;
}
//打印数据
for (i = 0; i < 20; i++)
{
printf("%d\n", p[i]);
}
//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);
}
解决方法:要对 p 进行判断,看它是否为空指针
3.2 对动态开辟空间的越界访问
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (NULL == p)
{
perror("malloc");
return 1;
}
int i = 0;
//对动态开辟空间的越界访问
for (i = 0; i < 20; i++)
{
p[i] = i;//越界访问
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int a = 10;
int* p = &a;
printf("%d\n", *p);
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (NULL == p)
{
perror("malloc");
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*p = i;
p++;
}
//释放
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3.5 对同一块动态内存多次释放
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (NULL == p)
{
return 1;
}
//使用
//释放
free(p);
free(p);//err
p = NULL;
return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (NULL == p)
{
return 1;
}
//使用
//释放
free(p);
p = NULL;
free(p);//这样写没有问题,因为p为空指针时,free什么都不干
return 0;
}
3.6 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(100);
if (NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
while (1);
return 0;
}
主函数在调用test函数之后,申请了100个字节的空间,并把地址传给了p,但是test函数结束之后,p由于出了作用域,被销毁了,导致找不到这100个字节的空间了,而程序之后又进入了死循环,这就导致我申请了100个字节的内存空间,但是我又用不上,又释放不了,造成了内存泄漏。
注: 动态申请的内存空间,不会因为出了作用域自动销毁(还给操作系统)!只有2种方式销毁: free 或者 程序结束(退出)