发布时间:2024-06-08 19:01
一. 存在动态内存分配的原因
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
上面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,必须指定数组的长度,它所需要的内存在编译时分配。
但是有时我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道,这时候就要用动态内存开辟了。
二. 动态内存函数
(1)malloc和free
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0,malloc的行为是标准是未定义的,取决于编译器。
C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:
void free (void* ptr);
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
#include
int main()
{
int num = 0;
scanf(\"%d\", &num);
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(i=0; i
(2)calloc
calloc函数也用来动态内存分配。
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。
(3)realloc
realloc函数可以对动态开辟内存的大小进行调整。
void* realloc (void* ptr, size_t size);
ptr是要调整的内存地址 size 调整之后新的大小。
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在调整内存空间的时候存在两种情况:
原有空间之后有足够大的空间;
原有空间之后没有足够大的空间。
当是情况1 的时候,要扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间,原来空间的数据不发生变化。
当是情况2 的时候,原有空间之后没有足够多的空间,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。
#include
int main()
{
int *ptr = malloc(100);
if (ptr != NULL)
{
//业务处理
}
else
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
//扩展容量
int*p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
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);
}
(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)对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//不可以
}
(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
}
(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);
}
动态开辟的空间一定要释放,而且要正确释放。
四. C/C++程序的内存开辟
1.C/C++程序内存分配的几个区域:
(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。
实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的,栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。
但是被static修饰的变量存放在数据段(静态区),数据段的特点是在上面创建的变量,直到程序结束才销毁。
所以生命周期变
五. 柔性数组
1.什么是柔性数组
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。
typedef struct st_type
{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}type_a;
2.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。
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);
柔性数组成员a,相当于获得了100个整型元素的连续空间。
4.柔性数组的优势
(1)方便内存释放
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,并返回一个结构体指针,只需要做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
(2)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。
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