c语言-常见的动态内存错误

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前言

本篇文章叙述使用c语言提供的库函数实现动态内存管理的过程中，出现常见的错误。

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一、常见的动态内存错误

1.1 对空指针进行解引用操作

#include
#include
#include
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
	*p = 20;  //当申请空间失败时，p = NULL
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

以上代码容易出现问题，当使用malloc()申请空间时，申请失败会返回空指针，那么此时p为一个空指针，对一个空指针进行解引用，造成错误。
正确的做法：在使用动态申请的空间之前，首先进行判断是否申请成功。

改正后

#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
	//判断
	if(NULL == p)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1; //结束函数
	}
	//使用
	*p = 20;  
	//释放操作
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

1.2 对动态开辟的空间进行越界访问

int main()
{
	//申请10个整型大小的空间
	int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));

	if (NULL == p)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}

	//为申请的空间赋值
	int i = 0;
	for (i = 0; i <= 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//释放
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

以上代码通过malloc()申请10个int大小的空间后，对这块空间访问时，*(p+10)造成越界访问

1.3 对非动态开辟的空间使用free()

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	free(arr);
	return 0;
}

以上代码将arr指向的空间进行了释放操作，造成了错误。arr指向的空间属于栈区的空间，不属于动态开辟的空间，不可以进行释放操作。

1.4 使用free()释放一块动态开辟的空间时，释放不完全

int main()
{
	//申请一块10个int大小的空间
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

	if (NULL == p)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//使用
	*p = 10;
	p++;  //p往前走4个字节，p的指向改变导致释放空间时发生错误
	//释放
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

以上代码使用动态申请的空间后，改变了p的指向，导致释放内存时，释放不完全。

1.5 对同一块动态开辟的空间进行多次释放

int main()
{
	//申请一块10个int大小的空间
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

	if (NULL == p)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//使用
	*p = 10;

	//释放
	free(p);  //1
	free(p);  //2
	p = NULL;

	return 0;
}

以上代码将动态申请的空间进行了两次释放操作，导致出现错误
第一次释放p指向的空间后，p依然指向这块内存，但已经不属于当前程序的空间。
第二次释放操作时，p指向的空间不属于当前程序，造成非法访问。

1.6 动态开辟的空间使用后，不进行释放操作

int* getMomery()
{
	//申请一块10个int大小的空间
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

	if (NULL == p)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return NULL;
	}
	return p;
}

int main()
{
	int* p = getMomery();
	*p = 10;
	return 0;
}

以上代码造成内存泄露，属于重量级错误。
使用getMemory()申请一块空间并将起始位置返回后，在main()使用这块空间，结束后没有进行释放操作，导致内存泄露。

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二、经典笔试题

2.1 题目一

#include
#include
//笔试题讲解
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();
	return 0;
}

问：以上代码运行会输出什么内容?
答：以上代码不仅不会输出内容，还会造成内存泄露和因将字符串复制到NULL中，造成错误。
首先，str为局部变量，类型为char*; p为形式参数，类型为char*，p的改变不会改变str
当getMemory()调用结束后，p被销毁，但是申请的内存没有进行释放，造成内存泄露。
strcpy(NULL,“hello worldl”)会造成对空指针进行解引用，造成错误。

修改代码

void getMemory(char** p)
{
	*p = (char*)malloc(100);
}

void test(void)
{
	char* str = NULL;
	getMemory(&str);
	if(str != NULL)
	{
		strcpy(str, "hello world");
		printf(str);
	}
	
	//释放空间
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

输出结果

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2.2 题目二

//2. 返回局部变量的地址或临时变量的地址
char* getMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = getMemory();
	printf(str);
}
int main()
{
	test();
	return  0;
}

问：test()执行时打印什么？
答：打印随机内容
原因：p数组开辟的空间在栈区，当getMemory()执行结束时数组的空间被操作系统回收，那么str接收数组首元素地址时，str属于野指针，操作野指针指向的空间属于非法访问内存，因为访问的空间不属于当前程序。

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总结

本篇文章介绍了利用c语言的提供的库函数实现动态内存管理时易出现的问题，并介绍了几道经典的关于内存管理的笔试题。