做视频网站的服务器,现在什么网页游戏最好玩最火,网页游戏网站2345,网站建设空格怎么打前言#xff1a;不知不觉又过去了很长的一段时间。今天对C语言中的动态内存管理进行一个系统性的总结。
1 为什么要有动态内存分配
在C语言中#xff0c;使用int#xff0c;float#xff0c;double#xff0c;short等数据内置类型以及数组不是也可以开辟内存空间吗…前言不知不觉又过去了很长的一段时间。今天对C语言中的动态内存管理进行一个系统性的总结。
1 为什么要有动态内存分配
在C语言中使用intfloatdoubleshort等数据内置类型以及数组不是也可以开辟内存空间吗为什么还要有动态内存分配呢这是因为以上方式开辟出来的内存空间有两个缺点。
. 空间开辟大小是固定的。
. 数组在声明的时候必须指定数组的长度数组空间一旦确定了大小无法调整。
但是对于空间的需求不仅仅是上述情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行起来的时候才能知道。那么上述开辟空间的方式就不能满足了。因此C语言中引入了动态内存分配让程序员自己申请释放空间相对灵活。
2 malloc和free
2.1 malloc函数的介绍
//返回值类型是void*指针参数类型是size_t,size是申请内存块的大小单位是字节
//size_t是一个unsigned int类型
void* malloc(size_t size);malloc函数向内存申请一块连续可用的空间并返回指向这块内存空间的指针。
. 如果开辟成功则返回一个指向开辟好空间的指针**。
. 如果失败则返回一个NULL指针因此malloc函数的返回值一定要做检查。
. malloc函数的返回类型是void*类型的指针所以malloc函数并不知道开辟空间的类型使用的时候由使用者自己来决定。
. 如果参数size为0,malloc的行为是标准未定义的取决于编译器。
2.2 free函数的介绍
C语言提供了一个free函数是专门用来释放回收动态开辟出来的内存空间。
//返回值类型是void,参数类型是void*,ptr是指向先前由malloc或realloc或calloc分配的内存空间
void free(void* ptr);free函数是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么free函数的行为是未定义的。
. 如果参数ptr是NULL指针那么free函数什么事都不做。
#includestdio.h
#includestdlib.h
int main()
{//动态申请内存空间int* ptr (int*)malloc(10 * sizeof(int));//检查是否开辟成功if (NULL ptr){printf(malloc fail\n);exit(-1);}for (int i 0; i 10; i){*(ptr i) i 1;}for (int i 0; i 10; i){printf(%d , *(ptr i));}//释放空间free(ptr);//改变ptr指针的指向ptr NULL;return 0;
}3 calloc和realloc
3.1 calloc函数的介绍
void* calloc(size_t num,size_t size);calloc函数也是用来动态开辟内存的。
. calloc函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间并把空间的每个字节初始化为0。
. 与malloc函数的区别在于calloc函数在返回地址之前会将申请的空间每个字节初始化为0。
#includestdio.h
#includestdlib.h
int main()
{//动态开辟10*sizeof(int)个字节int* p (int*)calloc(10, sizeof(int));//检查是否开辟成功if (NULL p){printf(calloc fail\n);exit(-1);}//观察calloc函数开辟空间的内容for (int i 0; i 10; i){printf(%d , *(p i));}free(p);pNULL;return 0;
}3.2 realloc函数的介绍
void* realloc(void* ptr,size_t size);realloc函数的功能是对空间的大小进行调整。
. ptr是要调整的内存地址。
. size是调整之后新的大小。
. 返回值是调整之后内存空间的起始地址。
. 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内存空间。
realloc在调整内存空间时存在两种情况
1.原有内存空间之后有足够的空间。
2.原有内存空间之后没有足够大的空间。 情况1在原有空间之后追加空间原有空间的数据不发生变化。
情况2原有空间之后没有足够的空间扩展的方法是在堆空间上找一个合适大小的连续空间来使用并将原有空间的数据拷贝一份给新空间释放原有空间返回一个新的地址。
#includestdio.h
#includestdlib.h
int main()
{int* ptr (int*)calloc(20);if (NULL ptr){printf(calloc fail\n);exit(-1);}//如果扩容失败会怎么样//原有数据也会丢失不推荐这种写法ptr realloc(ptr, 40);//ok?//这种写法更为安全int* tmp (int*)realloc(ptr, 40);if (NULL tmp){printf(realloc fail\n);exit(-1);}ptr tmp;free(ptr);ptr NULL;return 0;
}4 常见的动态内存错误
4.1 对NULL指针的解引用操作
void test()
{int* p (int*)malloc(sizeof(int));if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}*p 20;//如果p是NULL就会有问题free(p);p NULL;
}4.2 对动态开辟空间的越界访问
void test()
{int* p (int*)malloc(sizeof(int)*10);if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}for (int i 0; i 10; i){*(p i) i;//i为10的时候就越界访问了}free(p);p NULL;
}4.3 释放一部分动态开辟空间
void test()
{int* p (int*)malloc(sizeof(int) * 10);if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}int i 0;for (i 0; i 10; i){*(p i) i;}for (i 0; i 5; i){printf(%d , *p);p;}//此时p不再指向动态开辟空间的起始地址只释放了一部分空间p就是野指针free(p);p NULL;
}4.4 对非动态开辟空间的释放。
void test()
{int a 10;int* p a;//对非动态开辟内存的释放free(p);p NULL;
}4.5 对同一块动态内存多次释放
void test()
{int* p (int*)malloc(sizeof(int) * 10);if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}free(p);free(p);//重复释放p NULL;
}4.6 动态开辟内存忘记释放内存泄漏
void test()
{int* p (int*)malloc(sizeof(int) * 10);if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}//忘记释放
}5 动态内存经典笔试题解析
5.1 题目一
#includestdio.h
#includestdlib.h
void GetMemory(char* p)
{//动态开辟空间未进行释放内存泄露p (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{char* str NULL;//str作为参数这里传递的是NULL形参的改变不会影响实参GetMemory(str);//因此str指向的内容还是NULL无法对NULL指针进行访问程序会崩溃strcpy(str, hello world);printf(str);
}
int main()
{Test();return 0;
}5.2 题目二
#includestdio.h
#includestdlib.h
char* GetMemory(void)
{//局部变量char p[] hello world;//调用这个函数时为这个函数创建栈帧空间//调用之后这个函数的栈帧空间被销毁//局部变量也会被销毁因此返回局部变量的地址会造成野指针return p;
}
void Test(void)
{char* str NULL;//此时str就是一个野指针对其进行访问就是非法访问str GetMemory();printf(str);
}
int main()
{Test();return 0;
}5.3 题目三
#includestdio.h
#includestdlib.h
#includestring.h
void GetMemory(char** p, int num)
{//p是一个二级指针接收的是一级指针变量str的地址//*p就是str*p (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{char* str NULL;//传递的是一级指针变量str的地址//形参的改变会影响实参GetMemory(str, 100);strcpy(str, hello);printf(str);//唯一的缺点就是没有进行动态内存释放导致内存泄漏
}
int main()
{Test();return 0;
}5.4 题目四
#includestdio.h
#includestdlib.h
#includestring.h
void Test(void)
{char* str (char*)malloc(100);strcpy(str, hello);//free之后操作系统回收内存空间但未将str置空,此时str就是野指针free(str);if (str ! NULL){//非法访问strcpy(str, world);printf(str);}
}
int main()
{Test();return 0;
}6 柔性数组
在C99中结构体中最后一个成员允许是未知大小的数组这就叫做柔性数组。
typedef struct st_type
{int i;int arr[];//柔性数组成员
}type_a;6.1 柔性数组的特点
. 结构体中柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员。
. sizeof 计算结构体大小是不包括柔性数组大小的。
. 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大小。
#includestdio.h
#includestdlib.h
typedef struct st_type
{//0~3int i;//4 8 4int arr[];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{printf(%zd\n, sizeof(struct st_type));//4return 0;
}6.2 柔性数组的使用
#includestdio.h
#includestdlib.h
typedef struct st_type
{int i;int arr[];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{//100*sizeof(int)是为了适应柔性数组成员的大小type_a* p (type_a*)malloc(sizeof(type_a) 100 * sizeof(int));if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}p-i 100;int i 0;for (i 0; i 100; i){p-arr[i] i;}for (i 0; i 100; i){printf(%d , p-arr[i]);}free(p);p NULL;return 0;
}柔性数组的使用还可以这样完成。
#includestdio.h
#includestdlib.h
typedef struct st_type
{int i;int *a;//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{type_a* p (type_a*)malloc(sizeof(type_a));if (NULL p){printf(malloc fail\n);exit(-1);}p-i 100;p-a (int*)malloc(p-i * sizeof(int));if (p-a NULL){printf(p-a malloc fail\n);exit(-1);}int i 0;for (i 0; i 100; i){p-a[i] i;}for (i 0; i 100; i){printf(%d , p-a[i]);}free(p-a);p-a NULL;free(p);p NULL;return 0;
}比较两种方式哪一种更好呢第一种方法会更好一点。
1.方便内存释放
2.有利于访问速度连续的空间有利于提高访问速度也有利于减少内存碎片。
7 C/C中程序内存区域划分 1.栈区(stack):在执行函数时函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建
函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的
指令集中效率很高但是分配的内存容量有限。栈区主要存放运行函数而
分配的局部变量函数参数返回数据返回地址等。2.堆区(heap):一般由程序员分配释放若程序员不释放程序结束时可能由
OS回收。分配方式类似于链表。3.数据段(静态区)(static):存放全局变量静态数据。程序结束后由系统释放。4.代码段存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。
