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【C语言】动态内存管理

幸甚至哉歌以咏志 2022-04-13 阅读 83
c语言c++

目录

每日一句:

1.为什么存在动态内存分配

2.动态内存函数的介绍

2.1 malloc和free

2.2 calloc函数

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)

4. 几个经典的笔试题

4.1 题目1:

4.2 题目2:

4.3 题目3:

4.4 题目4:

5.结语


前言

动态内存管理对于学好c语言和数据结构有这非常重要的作用,本文会通过简单易懂的讲解,轻松的让你学会这一知识,接下去看吧!

1.为什么存在动态内存分配

我们目前掌握的内存开辟方式有:

但是上面的开辟空间的方式有两个特点:

1.开辟的空间大小是固定的,非常死板不灵活。

2.数组开辟空间是,必须指定数组长度,需要内存在编译时分配。但是很多情况我们对于空间的需求不能马上知道。

因此,为了满足开辟空间的灵活性,出现了动态内存分配。

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malloc:

C语言提供了另一个函数用来动态内存的释放和回收free:

malloc和free函数的使用如下

malloc和free都声明在stdlib.h头文件中

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* ptr = (int*)malloc(40); //开辟整型40个字节
if (ptr == NULL) //判断开辟是否成功,不成功则返回空指针
{
perror("malloc"); //如果开辟失败,显示错误信息
return 1;
}



free(ptr); //用完释放开辟的空间
ptr = NULL; //ptr指向的空间不存在,是野指针,所以将ptr化为空指针
return 0;
}

2.2 calloc函数

2.3 realloc

realloc在调整内存空间有两种情况

情况1:原有空间后有足够大的空间时,要扩展的内存就直接在原有内存之后之后追加空间,原来空间的数据不发生变化

情况2原有空间后没有足够大的空间,需要在堆区上重新开辟一个适合的内存空间使用,将原有空间的数据拷贝到新的内存空间,并且返回新的内存空间的地址,拷贝完成后,realloc函数将原有的内存空间销毁

两种情况如下图所示

由于不确定realloc函数扩容是否成功,所以需要将realloc函数的返回值进行判断,如果不为NULL,则扩容成功。

具体使用如下

int main()
{
int* p = NULL;
int* ptr = (int*)malloc(100);//在ptr处开辟100个字节
p = (int*)realloc(ptr, 1000);//在ptr处扩容为1000个字节,先赋给p,防止原有的ptr内存被NULL覆盖
if (p != NULL) //判断realloc是否开辟成功,
{
ptr = p; //开辟成功,记住ptr地址
}


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);
}

malloc函数开辟失败,返回值是NULL,对NULL解引用操作,程序会崩溃。

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);
}

开辟的空间只有40个字节,10个整型,越界访问到不属于动态开辟的空间。

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
int a = 10;
int *p =
free(p);
}

此内存不是动态开辟的空间,却使用free来释放。

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
}

程序开始p指向动态内存开辟的起始位置,p++将p指向的位置向后移动了一个整型,不指向原来动态开辟内存的起始位置。

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
}

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);
}

动态开辟的内存没有用free函数进行释放,导致计算机内存泄漏减少,程序不合理。

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);
}

形参是实参的一份临时拷贝,p是str的一份临时拷贝,当出了GetMeory函数后,p变量销毁,str还是NULL,strcpy中有NULL,程序会报错。

4.2 题目2:

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

GetMemory函数内部创建一个数组,return p返回的数组首元素地址,GetMemory函数调用结束后,函数内部创建的数组空间还给操作系统,不属于我们,此时的str指向是一个不属于我们的地址

str是野指针,程序错误。

4.3 题目3:

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

该程序会打印h“hello”,p指向的是str,*p找到str,最后打印“hello”,但是没有用free函数释放malloc开辟的内存。

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);
}
}

“hello”拷贝到动态开辟的内存赋给str,当free(str)后,原来开辟的内存还给操作系统,此时的str记得原来的地址,只是该内存不属于我们,无法进行strcpy,如需修正,应该在free后将str变为NULL,所以该程序错误。

5.结语

本文对于C语言动态内存开辟进行了详细的介绍和应用,对于动态开辟内存的函数也进行的详细介绍,记得收藏加关注噢,感谢观看。

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