动态内存管理

目录

动态内存函数 

malloc函数

free函数

calloc函数

realloc函数

 几道经典笔试题

题1

 题2

题3

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题4

柔性数组

柔性数组的特点

柔性数组的优点 

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动态内存函数 

malloc函数

如上图，malloc函数被用来申请10个整形大小的空间，malloc函数的返回类型是void*，因为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定义。因此我们需要对他进行强转，然后赋给p即可使用。

malloc函数的返回值： 如果申请的空间开辟成功，则返回一个指向开辟空间的指针。

                                     如果开辟失败，则放回NULL指针，就不能使用了。因此我们需要对返回                                         值进行检查。

                                     如果参数为0，malloc行为标准未定义，取决于编译器。

我们会习惯性的对malloc的返回值进行检查，如上图，如果返回了NULL，则打印错误的信息。

free函数

free函数是专门用来做动态内存的释放和回收的。

malloc开辟的空间有两个释放方式：

1. free释放——主动
2. 程序退出后，malloc申请的空间，也会被系统回收——被动

正常情况下，我们要主动释放。

free函数没有返回值，他的参数就是开辟空间的地址。

如上图，我们释放时，只是释放了开辟的空间，但p还是指向那个地址，因此，我们会在free之后将该指针变为空指针，否则该指针就是野指针，野指针是危险的。

• 如果free参数指向的空间不是动态开辟的，则free函数的行为是未定义的。
• 如果参数是空指针时，则函数什么也不做。

malloc和free都需要引用头文件stdlib.h。

calloc函数

calloc函数和malloc函数返回值类型都一样void*，calloc的参数有两个，参数1指开辟空间的个数，参数2指开辟空间的类型的大小。

如上图，同样开辟10个整形大小的空间，二者的差别不大。除了参数的区别，calloc函数申请好空间后，会将空间初始化为0，但是malloc不初始化。 

realloc函数

• realloc函数有两个参数，参数1是要调整的空间的地址。
• 参数2是调整之后的大小。
• 返回值是调整之后的内存起始地址。
• 这个函数调整原内存空间的基础上，还会将原来内存中的数据移到新的空间。

realloc在调整内存空间存在两种情况：

假设初始已申请10个整形的空间，现需要调整为20个整形的空间。

• 原有空间之后有足够的空间

• 原有空间之后没有足够大的空间

如上图，因为后面没有足够大的空间，realloc函数会找一块新的，足够的空间，一次性开辟需要的空间。

• 旧的空间中的数据，会拷贝到新的空间中。
• 释放掉旧的空间。
• realloc函数返回新的空间的地址。 

realloc也能做malloc能做的事，如果参数1是空指针，上方realloc函数的作用跟注释中malloc函数的作用一样。

 几道经典笔试题

题1

分析：str指向的空间仍为NULL，因为GetMemory后p会被销毁，程序对str（NULL）进行解引用操作，会使程序崩溃。但是malloc开辟的空间依旧存在，没有释放，会造成内存泄漏。

修改后的代码如下：

 题2

分析：p的地址返回给str，但返回时，该空间已经销毁了，即没有了该空间的使用权，str指向了p所指向的地址，但此时str是野指针。

题3

分析：缺少free，造成内存泄露。

题4

分析：free后，str指向的空间被释放了，但他依旧指向该地址。strcpy时，此时str为野指针，对野指针进行操作，非法访问内存。 

柔性数组

 结构体中最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫柔性数组成员。

柔性数组的特点

• 结构体中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员
• sizeof返回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。
• 

如上图，不包括柔性数组的内存。 

柔性数组的优点 

请看下面两组代码

组1：

 

 组2：

 

 分析组2：组2的结构体中有柔性数组成员，先是申请一块空间，后来空间不够，就realloc进行调整，并把调整后的地址传给先前的ps，开辟的空间是连续的。在释放时，只需要释放一次。

分析组1：组1先是malloc一块空间，然后在data中再malloc一块空间。空间不足时，再realloc调整，然后把新空间的地址传给data。malloc开辟的空间不是连续的。由于malloc了两次，在释放时也需要释放两次，即malloc几次，就要free几次，这样释放内存相较于组1，更为麻烦。如下图。

组2有两个优点：

1. 方便内存释放：
2. 有利于访问速度