动态内存管理
- 前言：
- 一、为什么存在动态内存分配？
- 二、动态内存函数的介绍
- 1.数据在不同区域的储存：
- 2、malloc和free
- 3、calloc
- 4、realloc
- 三、常见的动态内存错误
- 1、对NULL指针的解引用操作
- 2、对动态开辟空间的越界访问
- 3、对非动态内存开辟的空间进行free
- 4、对动态内存开辟的空间只进行一部分释放
- 5、对同一块动态内存多次释放
- 6、动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
- 四、几个经典的笔试题
- 五、柔性数组
- 1.什么是柔性数组？
- 2、柔性数组的特点
- 3、柔性数组的使用
- 4、柔性数组的优势
前言：
一、为什么存在动态内存分配？
常规的情况：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{int val = 20;//在栈空间上开辟4个字节char arr[10] = { 0 };//在栈空间上开辟10个连续空间的字节return 0;
}
二、动态内存函数的介绍
1.数据在不同区域的储存：
2、malloc和free
malloc函数的介绍：
malloc是C语言中开辟指定空间字节大小的函数：
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0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。
free函数的介绍：
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：
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。
#include <stdio.h>
int main()
{//代码1int num = 0;scanf("%d", &num);int arr[num] = { 0 };//代码2int* ptr = NULL;ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));if (NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空{int i = 0;for (i = 0; i < num; i++){*(ptr + i) = 0;}}free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存ptr = NULL;//是否有必要？return 0;
}
3、calloc
calloc也是动态内存开辟的函数:
- 它是开辟num个size大小的字节空间
- 与malloc不同的是，他在返回开辟空间的起始地址之前，已经把开辟的那个空间全部都初始化为0
int main()
{ int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (NULL != p){//使用空间}free(p);p = NULL;return 0;
}
calloc函数与malloc函数的最大区别是：calloc函数会将开辟的那块空间全部都初始化为0。
4、realloc
- realloc函数的出现会让动态内存管理更加灵活！
- 有时我们发现申请的空间要么过大，要么过小，不能够很好地充分利用开辟的内存空间，所以说这个时候realloc的出现如同救世主一般。
参数1（void* ptr）：指向先前分配有内存块空间的指针，也可以是空指针，但是NULL的话，这个realloc函数的功能就和malloc一样。
参数2（size_t size）：内存块的新大小，以字节为单位，size_t就是无符号整形。
对于realloc的返回值有三种情况：
-
情况1. 如果需要在原空间上再开辟新的空间，而且原空间后方有足够大的空间，够开辟，那么就在原空间后面追加：
-
情况2：如果原空间后方的空间已经被占用，没有地方再开辟。那么realloc函数会在堆区中重新找一块能够储存这么大空间的地方，并且返回这个新空间的地址，然后把原来空间的内存释放（还给操作系统）。
-
情况三：开辟空间失败返回NULL
具体代码进行分析：
int main()
{int* p = (int*)malloc(100);if (p == NULL)//开辟失败{perror("malloc fail");exit(-1);}else{//开辟成功}p = realloc(p, 1000);//这样可行吗？//nono!假设realloc开辟失败返回NULL，相当于我们现在直接将NULL赋给了p，//那么原来的空间已经消失不在了，出现了内存泄漏。//解决方法：int* ptr = realloc(p, 1000);//空瓶思想：我们先创建一个指针变量相当于空瓶，来暂时存放新开辟的空间地址//如果开辟成功，我们再把它赋给原来空间的起始地址p。//如果开辟失败，那么这样也避免了内存泄漏,还会找到原来那块空间的地址：pif (ptr!=NULL){p = ptr;}else{perror("realloc fail");}free(ptr);ptr = NULL;return 0;
}
三、常见的动态内存错误
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);
}
不能对空指针进行free！！！
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);
}
3、对非动态内存开辟的空间进行free
void test()
{int a = 10;int* p = &a;free(p);//不能对在栈区上开辟的内存进行free！！！
}
4、对动态内存开辟的空间只进行一部分释放
void test()
{int* p = (int*)malloc(100);p++;free(p);// P不在指向动态内存的起始位置
}
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
}
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);
}
注意：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 。
四、几个经典的笔试题
例1：
void GetMemory(char* p)
{p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{char* str = NULL;GetMemory(str);strcpy(str, "hello world");printf(str);
}
int main()
{Test();
}
请问:运行Test函数之后会出现什么结果？
程序直接崩溃了！？
答案：核心问题就是子函数中的p是临时变量，改变它并不会改变主函数中的str。
例2：
局部变量的指针不能做返回值，因为函数内的空间在函数返回后就会释放掉
char *GetMemory(void)
{char p[] = "hello world";return p;
}
void Test(void)
{char *str = NULL;str = GetMemory();printf(str);
}
答案：GetMemory函数返回的地址无法正常使用
解析：此题考的是：局部变量的指针不能做返回值，因为函数内的空间在函数返回后就会释放掉这一点。
例3：
运行结果？
void GetMemory(char** p, int num)
{*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{char* str = NULL;GetMemory(&str, 100);strcpy(str, "hello");printf(str);
}
int main()
{Test();
}
答案：打印hello
例4：
运行结果？
void Test(void)
{char* str = (char*)malloc(100);strcpy(str, "hello");free(str);// Str那块地址虽然被释放掉了，还给了操作系统，但是它并不是空指针。if (str != NULL){strcpy(str, "world");printf(str);}//所以最终的结果会打印world
}int main()
{Test();
}
答案：打印world
五、柔性数组
1.什么是柔性数组？
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，结构体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：
struct Stu
{int i;int arr[] ;//柔性数组成员
};
2、柔性数组的特点
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。
sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存：
举例：
typedef struct Stu
{int i;int arr[] ;//柔性数组成员
}Stu;int main()
{printf("%d\n",sizeof(Stu));return 0;
}
3、柔性数组的使用
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{p->a[i] = i;
}
free(p);4、柔性数组的优势
typedef struct st_type
{int i;int *p_a;
}type_a;
type_a *p = malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));
//业务处理
for(i=0; i<100; i++)
{p->p_a[i] = i;
}
//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;
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