动态内存管理

2023-12-13 18:10:13

一.为什么要有动态内存分配

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

观察会发现这两行代码有以下特点：

1.空间开辟??是固定的

2.数组在申明的时候，必须指定数组的?度，数组空间?旦确定了??不能调整

注意：C99引入的变长数组在编译时已经确定了空间大小，本质上也是固定的！

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??在程序运?的时候才能知
道，那数组的编译时开辟空间的?式就不能满?了。
C语?引?了动态内存开辟，让程序员??可以申请和释放空间，就?较灵活了。

二.四大动态函数.

接下来开辟的空间都是在堆区！！！

2.1.malloc函数

void* malloc (size_t size);
//（）里面的是字节多少，单位是字节
//返回是void指针

头文件为：#include <stdlib.h>

这个函数向内存申请?块连续可?的空间，并返回指向这块空间的指针。

如果开辟成功，则返回?个指向开辟好空间的指针。

如果开辟失败，则返回?个 NULL 指针，因此malloc的返回值?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?的时候使?者?
?来决定。
如果参数 size 为0，malloc的?为是标准是未定义的，取决于编译器
注意：其开辟的空间是不初始化的！！~！
简单举例： 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror(malloc);
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
	
}

2.2.free函数

void free (void* ptr);

头文件为：#include <stdlib.h>

free函数?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?为是未定义的,即在C语言是不可能在栈区的！
如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做
举例： 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror(malloc);
		return 1;
	}
	else
	{
		free(p);//free是释放malloc开辟的空间
		p = NULL;//但指针p还存放着原地址，要转成空指针
		return 0;
	}
}

其实程序结束才会被系统收回！！！

2.3.calloc函数

void* calloc (size_t num, size_t size);

头文件为：#include <stdlib.h>

函数的功能是为 num 个??为 size 的元素开辟?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 <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
	int* pi = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (pi == NULL)
	{
		perror(calloc);
		return 1;
	}
	else
	{
		printf("%d ", *(pi + 0));
		printf("%d ", *(pi + 1));
		printf("%d ", *(pi + 2));
		printf("%d ", *(pi + 3));
		printf("%d ", *(pi + 4));
		printf("%d ", *(pi + 5));
		printf("%d ", *(pi + 6));
		printf("%d ", *(pi + 7));

	}
	//释放空间
	free(pi);
	pi = NULL;
	return 0;
}

会发现初始化都为0！
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?便的使?calloc函数来完成任务！

2.4.realloc函数

void* realloc (void* ptr, size_t size);

头文件为：#include <stdlib.h>

ptr 是要调整的内存地址
size 调整之后新??
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??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三种情况：
情况1：原有空间之后有?够?的空间:
在已经开辟好的空间后边，有足够的空间，直接进行扩大空间后，直接返回旧的空间的起始地址!
此时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?变化。
? 情况2：原有空间之后没有?够?的空间:
此时原有空间之后没有?够多的空间时，扩展的?法是：在堆空间上另找?个合适??的连续空间来使?。这样函数返回的是?个新的内存地址。
情况三：开辟空间失败。
由于上述的三种情况，realloc函数的使?就要注意?些！
举例： 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
	int* pi = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (pi == NULL)
	{
		perror(calloc);
		return 1;
	}
	//打印
	for (int i = 0; i <= 10; i++)
	{
		*(pi+i) = i;
		printf("%d ", *(pi + i));
	}
	//空间不够
	int* ptr = (int*)realloc(pi, 12 * sizeof(int));
	if (ptr == NULL)
	{
		perror(realloc);
		return 1;
	}
	pi = ptr;
	free(pi);
	pi = NULL;
	return 0;
}

三.常?的动态内存的错误

1.对NULL指针的解引?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);
}

问题所在：未对p进行检查，可能空间开辟失败，所以要先检查再使用。

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);
}

问题所在：i=10时空间不够，还有就是free之后未进行p=NULL。

3. 对?动态开辟内存使?free释放 
void test()
{
     int a = 10;
     int *p = &a;
     free(p);//ok?
}

问题所在：同上一个问题！

4. 使?free释放?块动态开辟内存的?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
}

问题所在：指针起始位置变动，所以free（p)释放的空间不是全部！

5.对同?块动态内存多次释放

void test()
{
     int *p = (int *)malloc(100);
     free(p);
     free(p);//重复释放
}

问题所在：对一个开辟的空间多次释放！

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄露）

void test()
{
     int *p = (int *)malloc(100);
     if(NULL != p)
     {
         *p = 20;
     }    
}
int main()
{
     test();
     while(1);
}

问题所在：没有对开辟的空间进行释放！

?忘记释放不再使?的动态开辟的空间会造成内存泄漏。 切记：动态开辟的空间?定要释放，并且正确释放。

最后，祝各位学习进步！

文章来源:https://blog.csdn.net/2301_79813267/article/details/134865763
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