动态内存管理 :malloc ,calloc,realloc,柔性数组

之前我们经常使用的内存开辟方式为:

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

但此种方式有两个特点:

  • 空间开辟⼤⼩是固定的。
  • 数组在声明的时候,必须指定数组的⻓度,它所需要的内存在编译时分配。

    下面来说说动态内存开辟的函数

malloc

函数原型为: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
  • 开辟成功,则返回⼀个指向开辟好空间的指针.
  • 开辟失败,则返回⼀个NULL指针,因此建议malloc返回值必须检查。

    那么用完后就要释放,还了下次才能借啊!,如果只申请不归还,内存会崩溃。

接下来介绍另外⼀个函数free,专⻔是⽤来做动态内存的释放和回收的。

函数原型为: void free(void* ptr);

它们的头文件都是 #include  

free(p);
free函数就是把这块内存和p之间的所有关系斩断。从此p和那块内存之间再无瓜葛。至于指针变量p本身保存的地址并没有改变,但是它对这个地址处的那块内存却已经没有所有权了。那块被释放的内存里面保存的值也没有改变,只是再也没有办法使用了

  • 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.

举个栗子:

#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; ifree(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
ptr = NULL;
return 0;
}

在编写程序中,malloc的使用次数一定要和free相等

calloc

函数原型:

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

举个栗子先:

int main()
{
    int *p = calloc(10, sizeof(int));
    if (NULL != p)
    {

    }
    free(p);
    p = NULL;
    system("pause");
    return 0;
}

查看内存后可发现申请的空间被置为0;

realloc

realloc 函数就可以做到对动态开辟内存⼤⼩的调整。

函数原型为:

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
  • 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,此时扩展内存,直接在后面追加空间。
情况2:原有空间之后没有⾜够⼤的空间。此时,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

int main()
{
    int *p = NULL;
    int *ptr = malloc(100);
    p = realloc(ptr, 10000);

    if (p != NULL)
    {
        printf("%#p\n", ptr);
        ptr = p;
        printf("%#p\n", p);
    }


    free(ptr);
    system("pause");
    return 0;
}

如图:
情况1:
动态内存管理 :malloc ,calloc,realloc,柔性数组_第1张图片

情况2:
动态内存管理 :malloc ,calloc,realloc,柔性数组_第2张图片

接下来分享几个面试题:

题1:

void GetMemory(char *p)
{
    p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
    char *str = NULL;
    GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
}

运行后会出现什么结果?
答:程序崩溃。
因为GetMemory并不能传递动态内存,
Test函数中的str一直都是NULL。strcpy(str, “hello world”);将使程序崩溃。

题2:

char *GetMemory(void)
{
    char p[] = "hello world";//栈上申请
    return p;
}
void Test(void)
{
    char *str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}

运行后会出现什么结果?

答:可能是乱码。
因为GetMemory返回的是指向“栈内存”的指针,该指针的地址不是NULL,但其原现的内容已经被清除,新内容不可知。

题3:

void GetMemory2(char **p, int num)
{
    *p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
    char *str = NULL;
    GetMemory(&str, 100);
    strcpy(str, "hello");
    printf(str);
}

运行后会出现什么结果?

(1)能够输出hello
(2)内存泄漏
题4:

void Test(void)
{
    char *str = (char*)malloc(100);
    strcpy(str, "hello");
    free(str);
    if (str != NULL)
    {
        strcpy(str, "world");
        printf(str);
    }
}

运行后会出现什么结果?

答:篡改动态内存区的内容,后果难以预料,非常危险。因为free(str);之后,str成为野指针,if(str != NULL)语句不起作用。

柔性数组

或许你从来都没听过,不过没关系,因为在此之前我也没听过。

那什么是柔性数组呢?

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 structst_type
{
   int i;
   int a[];//柔性数组成员
}type_a;

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。
typedef struct _type
{
    int i;
    int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4

以上!!

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