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目的学习mallocfreecallocrealloc函数的使用。
1. 为什么要有动态内存分配
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 • 空间开辟⼤⼩是固定的。 • 数组在申明的时候必须指定数组的⻓度数组空间⼀旦确定了⼤⼩不能调整。 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。 C语⾔引⼊了动态内存开辟让程序员⾃⼰可以申请和释放空间就⽐较灵活了。 2. malloc和free 2.1 malloc C语⾔提供了⼀个动态内存开辟的函数 void* malloc (size_t size); 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。 • 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0malloc的⾏为是标准是未定义的取决于编译器 代码演示
int* p (int*)malloc(10 * sizeof(int))开辟10个整形空间
malloc(字节)
2.2 free C语⾔提供了另外⼀个函数free专⻔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); free函数⽤来释放动态开辟的内存注意 • 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 arr[num] {0};int* ptr NULL;ptr (int*)malloc(num*sizeof(int));if(NULL ! ptr)//判断ptr指针是否为空{int i 0;for(i0; inum; i){*(ptri) 0}}free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存ptr NULL;return 0;
}
3. calloc和realloc 3.1 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 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(i0; i10; i){printf(%d , *(pi));}}free(p);p NULL;return 0;
} 输出结果 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。 3.2 realloc • 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原有空间之后有⾜够⼤的空间 情况2原有空间之后没有⾜够⼤的空间 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。 #include stdio.h
#include stdlib.h
int main()
{int *ptr (int*)malloc(100);if(ptr ! NULL){//业务处理}else{return 1; }//扩展容量//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中ptr (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗(如果申请失败会如何)//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中不为NULL在放ptr中int*p NULL;p realloc(ptr, 1000);if(p ! NULL)//判断{ptr p;}//业务处理free(ptr);return 0;
} 4. 常⻅的动态内存的错误 4.1 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);} 所以使用动态内存函数是一定要养成习惯判断是否为NULL 4.2 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);//报错}for(i0; i10; i)//问题就出在i10{*(pi) i;//当i是10的时候越界访问}free(p);} 4.3 对⾮动态开辟内存使⽤free释放 void test(){int a 10;int *p a;free(p);//ok?} 4.4 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} 4.5 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} 4.6 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);} 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 。 5. 动态内存经典笔试题分析 5.1 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);} 输出结果是什么 为什么 这是因为str 传过去char*p是相当于值传递是临时拷贝的str函数销毁后str还是不变str还是NULL所以没有输出。 5.2 题⽬2 char *GetMemory(void){char p[] hello world;return p;}
void Test(void){char *str NULL;str GetMemory();printf(str);} 输出结果 因为: 在这里p的地址的确传了回去的是地址后面的空间销毁了所以才会出现这结果。 5.3 题⽬3 void GetMemory(char **p, int num){*p (char *)malloc(num);}
void Test(void){char *str NULL;GetMemory(str, 100);strcpy(str, hello);printf(str);// free(str);
// str NULL;} 忘记了释放 5.4 题⽬4 void Test(void){char *str (char *) malloc(100);strcpy(str, hello);free(str);if(str ! NULL){strcpy(str, world);printf(str);}} 忘记str NULL且释放空间后又把world放进去//非法访问 6. 柔性数组 也许你从来没有听说过柔性数组flexible array这个概念但是它确实是存在的。 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;
6.1 柔性数组的特点 • 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;
int main()
{printf(%d\n, sizeof(type_a));//输出的是4return 0;
}
6.2 柔性数组的使⽤
代码1
#include stdio.h
#include stdlib.h
struct St
{char c;int n;int arr[0];
};
int main()
{struct St* ps (struct St*)malloc(sizeof(struct St) 10 * sizeof(int));//柔性数组开辟的空间10 * sizeof(int)if (ps NULL){perror(malloc);return 1;}ps-c w;ps-n 100;int i 0;for (i 0; i 10; i){ps-arr[i] i;}//数组空间不够struct St* ptr realloc(ps, sizeof(struct St) 15 * sizeof(int));//改变柔性数组空间if (ptr ! NULL){ps ptr;}else{perror(realloc);//报错return 1;}//...继续使用for (i 10; i 15; i){ps-arr[i] i;}for (i 0; i 15; i){printf(%d , ps-arr[i]);}printf(\n%d\n, ps-n);printf(%c\n, ps-c);//释放free(ps);ps NULL;return 0;
}
还有另一种方式
代码2
struct St
{char c;int n;int* arr;//使用指针的方式访问
};int main()
{struct St* ps (struct St*)malloc(sizeof(struct St));if (ps NULL){perror(malloc);//报错return 1;}ps-c w;ps-n 100;ps-arr (int*)malloc(10 * sizeof(int));//给柔性数组开辟空间if (ps-arr NULL)//判断{perror(malloc-2);//报错return 1;}//使用int i 0;for (i 0; i 10; i){ps-arr[i] i;}//数组空间不够int* ptr (int*)realloc(ps-arr, 15 * sizeof(int));//这个可以重点if (ptr NULL){perror(realloc);return 1;}else{ps-arr ptr;}//使用for (i 10; i 15; i){ps-arr[i] i;}for (i 0; i 15; i){printf(%d , ps-arr[i]);}printf(\n%d\n, ps-n);printf(%c\n, ps-c);//释放两次free(ps-arr);ps-arr NULL;free(ps);ps NULL;return 0;
}
上述的 type_a 结构也可以设计为下⾯的结构也能完成同样的效果
//代码2
#include stdio.h
#include stdlib.h
typedef struct st_type
{int i;int *p_a;
}type_a;
int main()
{type_a *p (type_a *)malloc(sizeof(type_a));p-i 100;p-p_a (int *)malloc(p-i*sizeof(int));//业务处理for(i0; i100; i){p-p_a[i] i;}//释放空间free(p-p_a);p-p_a NULL;free(p);p NULL;return 0;
}
这样就简化很多了。
6.3 柔性数组的优势
上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能但是 ⽅法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 ⼾。⽤⼾调⽤free可以释放结构体但是⽤⼾并不知道这个结构体内的成员也需要free所以你不能指望⽤⼾来发现这个事。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⼾⼀个结构体指针⽤⼾做⼀次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。其实我个⼈觉得也没多⾼了反正你 跑不了要⽤做偏移量的加法来寻址。 扩展阅读 C语⾔结构体⾥的数组和指针。 好了今天就到这里了都看到这里了点一个赞吧感谢观看。
