C系列-动态内存管理

 个人主页: 会编程的果子君
​个人格言:“成为自己未来的主人~” 

 

目录

 为什么要有动态内存分配

malloc和free

malloc

free

calloc和realloc

calloc

realloc

常见的动态内存的错误

对NULL指针的解引用操作

 ​编辑  

对动态开辟空间的越界访问

 ​编辑  

对非动态开辟内存使用free函数

使用free函数释放一块动态开辟内存的一部分

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

---

 为什么要有动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟方式有：

int val = 20;//在栈空间上开辟4个字节
char arr[10] = { 0 };//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述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，数组空间一旦确定了大小不能调整 

但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况，有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候我们才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。

C语言引入了动态内存开辟，让程序员自己可以申请和释放空间，就比较灵活

malloc和free

malloc

c语言提供了一个动态内存开辟的函数

void* malloc(size_t size);

这个函数想内存申请一块连续可以的空间，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的行为是标准未定义的，取决于编译器

free

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* str);

free函数用来释放动态开辟的内存。

• 如果参数str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str是NULL指针，则函数什么事都不做 

malloc和free都声明在stdlib.h头文件当中

举个例子：

#include
#include

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int* ptr = NULL;
	ptr=(int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(ptr + i) = i;
		}
	}
	free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
	ptr = NULL;
	return 0;
}

calloc和realloc

calloc

C语言还提供了一个函数叫calloc，calloc函数也用来动态内存分配 ，原型如下：

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每个字节全部初始化为0 

举个例子：

#include
#include
int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (NULL != p)
	{
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			printf("%d ", *(p + i));
		}

	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

 

 所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务

realloc

• realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活
• 有时我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又觉得申请的空间过大了，所以为了合理的分配内存，我们一定要学会对内存的大小做灵活的调整，那realloc函数就可以完成这个工作

函数原型如下：

void* realloc(void* ptr, size_t size);

• ptr是要调整的内存地址
• size是调整之后的新大小
• 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在调整内存空间是存在两种情况

1.  原有空间之后有足够大的空间
2. 原有内存之后没有足够大的空间

1.要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不会发生变化

2.原有空间之后没有足够多的空间时，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。

由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些

#include
#include

int main()
{
	int* ptr = (int*)malloc(100);
	if (ptr != NULL)
	{
		//业务处理
	}
	else
	{
		return 1;
	}
	//拓展容量

	//代码1-直接将realloc的返回值放到ptr中
	ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//申请失败的话会怎么样？

	//代码2-先将realloc函数的返回值放到p中，不为NULL，在放到ptr中
	int* p = NULL;
	p = realloc(ptr, 1000);
	if (p != NULL)
	{
		ptr = p;
	}
	//业务处理
	free(ptr);
	ptr = NULL;
	return 0;
}

常见的动态内存的错误

对NULL指针的解引用操作

#include
#include
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);
}

int main()
{
	test();

	return 0;
}

   

对动态开辟空间的越界访问

#include
#include
void test()
{
	int i = 0;
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (NULL == p)
	{
		perror("malloc");
	}
	for (i = 0; i <= 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;//当i是10的时候越界访问
	}
	free(p);
}
int main()
{

	test();

	return 0;
}

   

对非动态开辟内存使用free函数

 

#include
#include
void test()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);//ok?
}
int main()
{
	test();

	return 0;
}

使用free函数释放一块动态开辟内存的一部分

 

#include
#include
void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	p++;
	free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

#include
#include
void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL != p)
	{
		*p = 20;
	}
}
int main()
{
	test();
	while (1);
}

忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏

切记：动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放