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:
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。
C语言提供了一个动态内存开辟的函数:
void* malloc (size_t size);//参数是开辟内存的大小,单位是字节
这个函数向内存申请一块连续可用的空间(不会初始化任何值),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);//参数是你开辟内存的位置,你也可以传别的地址
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都声明在 stdlib.h 头文件中。 举个例子:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int num = 0;
scanf("%d", &num);
int* ptr = NULL;
int i = 0;
ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));
if (NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
{
for (i = 0; i < num; i++)
{
*(ptr + i) = 0;//访问开辟的内存然后赋值为0
}
}
for (i = 0; i < num; i++)
{
printf("%d ", *(ptr + i));
}
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
ptr = NULL;//是否有必要?
return 0;
}
这段代码是用malloc函数开辟了一个大小为num*4字节的内存,然后位置传给了prt,因为空间是连续的,所以像一个数组一样,可以储存值。 释放内存是必须的,不然你的内存满了会很糟糕的,至于把释放掉内存的位置指向空指针,这是一种安全措施,因为你释放掉之后这个地址就不属于你的了(还给了操作系统),然而你的prt还直指向那里,如果不小心实用了这个指针,就容易造成非法访问,所以很有必要让他忘记原来的地址。
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;
}
这次我们并没有像malloc函数那样给开辟出来的空间赋值,但是我们发现内容却都是0,也就是说calloc会初始化值。 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。
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 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>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* ptr = (int*)malloc(100);
if (ptr != NULL)
{
//业务处理
}
else
{
return 1;//如果开辟空间失败了就返回1
}
//扩展容量
//代码1
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗?(如果申请失败会如何?)
//代码2
int* p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if (p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
return 0;
}
代码1中,如果扩展内存失败了就会返回一个空指针,与拿来的ptr是指向之前的内存,一旦失败了就会让ptr指向空指针,那么原来的内存你开辟之后就没有指针记录位置了,导致这片空间你无法使用也无法释放。 代码2就是进行了一个保险,让一个新的指针指向扩容之后的位置,如果不是空指针就让ptr也指向这个位置。 注意:如果动态内存开辟的多了,会留下内存碎片
void test()
{
int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
*p = 20;//如果p的值是NULL,就会有问题
free(p);
}
TNT_MAX就是整形类型的最大数值,2^31-1个字节,这样肯定是行不通的,就算是动态开辟也有一定的范围。所以一定开辟失败,返回的是空指针,下面解引用空指针然后还要赋值,肯定是非法的。
void test()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (NULL == p)
{
printf("%s\n", strerror(errno));//如果是开辟失败就报错
return 1;
}
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
*(p + i) = i;//当i是10的时候越界访问
}
free(p);
}
越界访问会有未知风险。
void test()
{
int a = 10;
int* p = &a;
free(p);//这样是不行的
}
程序会崩溃。
void test()
{
int* p = (int*)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}
void test()
{
int* p = (int*)malloc(100);
free(p);
free(p);//重复释放
}
也会报错的,因为释放一次之后在释放一次原来的地方是不可以的,这就是为什么要让他指向空指针。
void test()
{
int* p = (int*)malloc(100);
if (NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
}
在函数里面开辟的内存,指针也是临时变量,函数走完之后没有立刻释放内存,指向这块内存的指针也不知去向,那么这块内存到底在哪里开辟的,具体位置就不清楚了,也无法释放内存了。 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 。
请问运行Test 函数会有什么样的结果?
void GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
}
结果是,并没有打印任何东西。 因为p指针和str指针并没有直接关联,都是独立空间,只不过,创建GetMemory函数的时候让str和p指向同一个地方,然而在GetMemory函数中开辟的动态内存不知道是哪里,然后让p储存这个位置,GetMemory函数走完之后p也销毁了。 正确的方法是用二级指针储存str(GetMemory函数的参数要用二级指针),然后解引用这个二级指针就能找到str的位置了,然后让str记住开辟内存的位置。
请问运行Test 函数会有什么样的结果?
char* GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
没有打印任何的文字,因为p是一个临时的空间,只要出了GetMemory函数,p指向的那片内存就还给操作系统了(销毁),str指向的也是p之前指向的位置,所以属于非法。
请问运行Test 函数会有什么样的结果?
void GetMemory(char** p, int num)
{
*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
}
这段代码除了没有释放掉开辟的内存和判断str是不是空指针,剩下没问题了,其实这个代码能解决题目1的问题。
请问运行Test 函数会有什么样的结果?
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
这个是释放掉了开辟的内存(还是一个野指针的问题),归还给操作系统的内存里面就不能进行操作了,如果if后面放在strcpy之前就没问题了。
C/C++程序内存分配的几个区域:
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;
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;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
//代码1
typedef struct st_type
{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}type_a;
int i = 0;
type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int));//这些内存里既有结构体中的整形i也有柔性数组a
//业务处理+判断p是不是空指针
p->i = 100;
for (i = 0; i < 100; i++)
{
p->a[i] = i;
}
free(p);
主要是依赖开辟动态内存的函数。
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));//先给结构体开辟内存空间
//这里需要判断p是不是空指针
p->i = 100;
p->p_a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int));//再给柔性数组开辟内存
//业务处理+判断p_a是不是空指针
for (i = 0; i < 100; i++)
{
p->p_a[i] = i;
}
//释放空间
free(p->p_a);这里不能先释放掉结构体的内存,不然就找不到柔性数组开辟的那块内存了
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 代码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。