动态内存管理（2）

几个经典笔试题

题目1

#include 
#include 
void Getmemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world\n");
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

这段代码主要存在两个问题：
1.对NULL指针进行了解引用操作，程序会崩溃（这里主要指在strcpy内部需要对传入的两个参数解引用，而第一个传入的参数是str为NULL，即对NULL解引用）
2.malloc申请空间后，没有释放空间，存在内存泄漏的问题。

题目2

char* Getmemory()
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test()
{
	char* str = NULL;
	str = Getmemory();
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

当出来Getmemory()函数后，创建的p[ ]被销毁，这样返回的地址赋值给str，str就成为野指针了，此时对str指向的空间的访问属于非法访问。

题目3

void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test()
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str,"hello");
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

在使用完开辟的空间后，忘记用free(str)释放了。

题目4

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

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

这段代码考察的是在free(str);之后没有把str=NULL；

C/C++程序的内存开辟

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。
有了这幅图，我们就可以更好的理解static关键字修饰局部变量的例子了。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。所以生命周期变长。

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：

struct S
{
	int n;
	int arr[];//柔性数组
};

有些编译器会报错无法编译可以改成：

struct S
{
	int n;
	int arr[0];//柔性数组
};

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：

struct S
{
	int n;
	int arr[0];//柔性数组
};
int main()
{
	printf("%d\n",sizeof(struct S));//输出结果为4
	return 0;
}

柔性数组的使用

struct S
{
	int n;
	int arr[0];//柔性数组
};
int main()
{
	int i = 0;
	struct S* p = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 100 * sizeof(int));
	p->n = 100;
	for (i = 0; i < 100; i++)
	{
		p->arr[i] = i;
	}
	free(p);
	return 0;
}

这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

//代码1
struct S
{
	int n;
	int arr[0];//柔性数组
};
int main()
{
	int i = 0;
	struct S* p = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 100 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	p->n = 100;
	for (i = 0; i < 100; i++)
	{
		p->arr[i] = i;
	}
	//空间不够，需要增容
	struct S* ptr = realloc(p, sizeof(struct S) + 60);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	p = ptr;
	p->n = 15;
	for (i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d\n", p->arr[i]);
	}
	//释放
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

柔性数组的优势

上述的结构也可以设计为：

//代码2
struct S
{
	int n;
	int* arr;//柔性数组
};

int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc->ps");
		return 1;
	}
	ps->n = 100;
	ps->arr = (int*)malloc(40);
	if (ps->arr == NULL)
	{
		perror("malloc->arr");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 1;
	}
	//调整
	int* ptr = (int*)realloc(ps->arr, 60);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	else
	{
		ps->arr = ptr;
	}
	//打印
	for (i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d\n",ps->arr[i]);
	}
	//释放
	free(ps->arr);
	ps -> arr = NULL;

	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

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户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。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，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次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。