动态内存管理（2）
文章目录
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- 4. 几个经典的笔试题
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- 4.1 题目1
- 4.2 题目2
- 4.3 题目3
- 4.4 题目4
- 5. C/C++程序的内存开辟
- 6. 动态通讯录
- 7. 柔性数组
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- 7.1 柔性数组的特点
- 7.2 柔性数组的使用
- 7.3 柔性数组的优势
4. 几个经典的笔试题
4.1 题目1
#include 在调用GetMemory函数时，传的是str的值，p是str的一份临时拷贝，p里面放的也是NULL，接着，把malloc开辟空间的地址给了p，但是str还是NULL，那么strcpy中的str就是NULL，就会对空指针进行解引用操作；同时，动态申请的内存空间没有释放，存在内存泄漏的问题（而且出了GetMemory函数之后想释放也释放不了，因为p所在的那块内存空间已经被销毁了，已经还给操作系统了）。
注：
- 传变量本身就是传值，传变量的地址才叫传址
- printf(“hello world”)并不是把"hello world"这个字符串传给了printf这个函数，而是传的’h’的地址，所以printf(str)这个写法没有问题
可以这样修改：
#include 4.2 题目2
#include 这里的str确实存了数组首元素的地址，但是p这个数组出了GetMemory这个函数就被销毁了，str变成了野指针，它指向的空间里的内容变成了随机值，所以打印出来就是随机值（这里也相当于是非法访问了）
可以这样修改：
#include 总结： 这属于返回栈空间地址的问题
我们可以简化一下这个问题：
#include 这里的p就变成了野指针，但是有可能还能打印出10，这是因为可能这块空间还没有被用掉
如果改成这样：
#include 这样就打印不出来10了，这里涉及到函数栈帧：
当只有第二个printf语句时，我在test函数返回后迅速先通过*p来找到10，然后开辟了printf的函数栈帧来打印它，所以还有可能打印出10；但是我再前面再加了一个printf后，第一个printf函数开辟的空间覆盖了原来test函数开辟的空间，所以第二个printf就打印不出10了
4.3 题目3
#include 问题在于忘记释放
应该这样修改：
#include 4.4 题目4
#include 问题在于free完后没有把str置为空指针，导致str变为野指针，非法访问内存了
应该这样修改：
#include 5. C/C++程序的内存开辟
注： 数据段也就是静态区
从图中我们也可以得知，一个全局变量和一个局部变量的地址其实离得是比较远的：
#include C/C++程序内存分配的几个区域：
- 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。
- 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(operate system)回收 ，分配方式类似于链表。
- 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。
- 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在初识C语言中讲的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，直到程序结束才销毁，所以生命周期变长。
6. 动态通讯录
我们对之前写的通讯里进行一个改造：
- 通讯录的空间不是固定的，大小是可以调整的
- 默认能放3个人的信息，如果不够，就每次增加2个人的信息
首先，我们要改变一下通讯录这个结构体：
//contact.h
typedef struct Contact
{
PeoInfo* data;//指向了存放数据的空间
int sz;//记录的是当前放的有效元素的个数
int capacity;//通讯录当前的最大容量
}Contact;
接着是初始化通讯录：
//contact.c
void InitContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
pc->data = (PeoInfo*)malloc(DEFAULT_SZ * sizeof(PeoInfo));//DEFAULT_SZ是我定义的默认大小：3
if (NULL == pc->data)
{
perror("InitContact");
return;
}
pc->sz = 0;
pc->capacity = DEFAULT_SZ;
}
然后是增加联系人：
//contact.c
int CheckCapacity(Contact* pc)
{
if (pc->sz == pc->capacity)
{
PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + INC_SZ) * sizeof(PeoInfo));
if (NULL == ptr)
{
perror("CheckCapacity");
return 0;
}
else
{
pc->data = ptr;
pc->capacity += INC_SZ;
printf("增容成功\n");
return 1;
}
}
return 1;
}
void AddContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (0 == CheckCapacity(pc))
{
return;
}
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
pc->sz++;
printf("成功增加联系人\n");
}
最后用完通讯录要对它进行释放：
//contact.c
void DestroyContact(Contact* pc)
{
free(pc->data);
pc->data = NULL;
pc->capacity = 0;
pc->sz = 0;
}
其他通讯录的功能不需要改动，完整代码如下：
//contact.h
#include //contact.c
#include "contact.h"
//动态版本
void InitContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
pc->data = (PeoInfo*)malloc(DEFAULT_SZ * sizeof(PeoInfo));
if (NULL == pc->data)
{
perror("InitContact");
return;
}
pc->sz = 0;
pc->capacity = DEFAULT_SZ;
}
//动态版本
int CheckCapacity(Contact* pc)
{
if (pc->sz == pc->capacity)
{
PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + INC_SZ) * sizeof(PeoInfo));
if (NULL == ptr)
{
perror("CheckCapacity");
return 0;
}
else
{
pc->data = ptr;
pc->capacity += INC_SZ;
printf("增容成功\n");
return 1;
}
}
return 1;
}
void AddContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (0 == CheckCapacity(pc))
{
return;
}
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
pc->sz++;
printf("成功增加联系人\n");
}
void ShowContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
int i = 0;
//打印列标题
printf("%-20s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", "名字", "年龄", "性别", "电话", "地址");
//打印数据
for (i = 0; i < pc->sz; i++)
{
printf("%-20s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n",
pc->data[i].name,
pc->data[i].age,
pc->data[i].sex,
pc->data[i].tele,
pc->data[i].addr);
}
}
static int FindByName(const Contact* pc, char name[])
{
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->sz; i++)
{
if (0 == strcmp(pc->data[i].name, name))
{
return i;//找到了
}
}
return -1;//找不到
}
void DelContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (0 == pc->sz)
{
printf("通讯录为空，无法删除\n");
return;
}
char name[MAX_NAME] = { 0 };
//删除
printf("请输入要删除的人的名字:>");
scanf("%s", name);
//找到要删除的人
int del = FindByName(pc, name);
if (-1 == del)
{
printf("要删除的人不存在\n");
return;
}
int i = 0;
//删除坐标为del的联系人
for (i = del; i < pc->sz - 1; i++)
{
pc->data[i] = pc->data[i + 1];
}
pc->sz--;
printf("成功删除联系人\n");
}
void SearchContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[MAX_NAME] = { 0 };
printf("请输入要查找人的名字:>");
scanf("%s", name);
int pos = FindByName(pc, name);
if (-1 == pos)
{
printf("要查找的人不存在\n");
}
else
{
//打印列标题
printf("%-20s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", "名字", "年龄", "性别", "电话", "地址");
//打印数据
printf("%-20s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n",
pc->data[pos].name,
pc->data[pos].age,
pc->data[pos].sex,
pc->data[pos].tele,
pc->data[pos].addr);
}
}
void ModifyContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[MAX_NAME] = { 0 };
printf("请输入要修改人的名字:>");
scanf("%s", name);
int pos = FindByName(pc, name);
if (-1 == pos)
{
printf("要修改的人不存在\n");
}
else
{
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->data[pos].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->data[pos].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->data[pos].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->data[pos].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->data[pos].addr);
printf("修改成功\n");
}
}
void select()
{
printf("********************************\n");
printf("***** 1. name 2. age *****\n");
printf("********************************\n");
}
int cmp_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
return strcmp(((PeoInfo*)p1)->name, ((PeoInfo*)p2)->name);
}
int cmp_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
return ((PeoInfo*)p1)->age - ((PeoInfo*)p2)->age;
}
void SortContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (0 == pc->sz)
{
printf("通讯录为空，无法排序\n");
return;
}
int input = 0;
do
{
select();
printf("请选择按何种方式进行排序:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case NAME:
qsort(pc->data, pc->sz, sizeof(pc->data[0]), cmp_by_name);
printf("排序成功\n");
break;
case AGE:
qsort(pc->data, pc->sz, sizeof(pc->data[0]), cmp_by_age);
printf("排序成功\n");
break;
default:
printf("选择错误，重新选择\n");
break;
}
} while (input != NAME && input != AGE);
}
void DestroyContact(Contact* pc)
{
free(pc->data);
pc->data = NULL;
pc->capacity = 0;
pc->sz = 0;
}
//test.c
#include "contact.h"
void menu()
{
printf("********************************\n");
printf("***** 1. add 2. del *****\n");
printf("***** 3. search 4. modify *****\n");
printf("***** 5. show 6. sort *****\n");
printf("***** 0. exit *****\n");
printf("********************************\n");
}
void test()
{
int input = 0;
//首先得有通讯录
Contact con;
InitContact(&con);
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case ADD:
AddContact(&con);
break;
case DEL:
DelContact(&con);
break;
case SEARCH:
SearchContact(&con);
break;
case MODIFY:
ModifyContact(&con);
break;
case SHOW:
ShowContact(&con);
break;
case SORT:
//排序
//按照名字排序？
//按照年龄排序？
SortContact(&con);
break;
case EXIT:
DestroyContact(&con);
printf("退出通讯录\n");
break;
default:
printf("选择错误，重新选择\n");
break;
}
} while (input);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
7. 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。
7.1 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。
7.2 柔性数组的使用
#include 7.3 柔性数组的优势
我们不使用柔性数组也可以实现上述功能：
#include 那么柔性数组的优势是什么呢？
- 使用柔性数组只用了一次malloc就解决问题了，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。
- 如果你在内存空间中多次开辟空间，内存碎片（内存和内存之间留下的缝）就越多，这些内存碎片就可能不能被很好地利用，内存的利用率就越低；同时，访问速度也会变低。
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）