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C語言?超詳細梳理總結(jié)動態(tài)內(nèi)存管理_C 語言

作者：二球懸鈴木丶 ? 更新時間： 2022-06-01 編程語言

一.為什么存在動態(tài)內(nèi)存分配

我們已經(jīng)掌握的內(nèi)存開辟方式有：

int a = 10；//在棧空間開辟4個字節(jié)的連續(xù)空間
int b[20] = { 0 };//在棧空間開辟20個字節(jié)的連續(xù)空間

這種開辟空間的方式有以下特點：

1.開辟空間的大小是固定的

2.開辟數(shù)組時必須指定大小

初學數(shù)組時，我寫過下面的錯誤代碼。

int N;
scanf("%d",&N);
int a[N]={ 0 };

可N是變量，不能用于數(shù)組元素個數(shù)的初始化。

如果我們需要的空間大小在程序運行時才能知道，那就只能試試動態(tài)內(nèi)存開辟了。

二.動態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹

1.malloc和free

void* malloc (size_t size);?
void free (void* ptr);

malloc函數(shù)用于向內(nèi)存申請一塊連續(xù)可用的空間，并且返回指向這塊空間的指針。

若開辟成功，返回指向這塊空間的指針

若開辟失敗，返回NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查

使用完malloc函數(shù)要用free釋放申請的內(nèi)存空間

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
 
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);//開辟40個字節(jié)的棧空間
	if (p == NULL)            //檢查是否為空指針
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i)=i;
	}
	free(p);                 //用完后釋放空間，注意參數(shù)為首地址
	p = NULL;                //置為空指針
}

2.calloc

void* calloc (size_t num, size_t size)

calloc的兩個參數(shù)分別為申請元素的個數(shù)和每個元素的大小，

使用和malloc差不多，但是申請的空間會被初始化為0，

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
 
int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror("calloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d  ", *(p + i)); //輸出為 10個0
	}
	free(p);
	p = NULL;
}

3.realloc

void* realloc (void* ptr, size_t size)

realloc用于重新設(shè)置要開辟內(nèi)存空間的大小，可以是增大或減小

指針ptr是指向先前使用 malloc、calloc 或 realloc 分配的內(nèi)存塊的指針。

size 是新開辟內(nèi)存空間的大小

若原空間后面未開辟的空間足夠使用，則返回原先的起始地址

?若原空間后面未開辟的空間不足以填滿新開辟內(nèi)存空間，

則會在某個地址開辟所需要的空間，free掉原空間的地址，

并且返回新的地址的起始地址

真 ·? 一條龍服務(wù)

?若擴容失敗，會返回空指針，因此也要檢查是否是空指針

三.常見的動態(tài)內(nèi)存錯誤

1.對NULL指針的解引用操作

void test()
{
    int *p = (int*)malloc(INT_MAX/4);
    *p = 20;
    free(p);
}

若p為空指針，則程序錯誤。

解決方案：檢查是否為空指針

2.對動態(tài)開辟空間的越界訪問

int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror("calloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i <= 10; i++)  //當i為10時，形成越界訪問，程序出錯
	{
		printf("%d  ", *(p + i));
	}
	free(p);
	p = NULL;
}

使用這塊空間時要注意是否已經(jīng)越界訪問

3.對非動態(tài)開辟的空間使用free釋放

    int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);

一執(zhí)行，程序崩潰了

4.使用free釋放一塊動態(tài)開辟空間的一部分

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	p++;
	free(p);
}

同樣會崩潰

5.對同一塊開辟的空間多次釋放

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	free(p);
	free(p);
}

沒錯，又又又崩潰了，就不上圖了

6.動態(tài)內(nèi)存開辟忘記釋放（內(nèi)存泄漏）

如果使用空間后不釋放，會導致內(nèi)存泄漏。

內(nèi)存泄漏的堆積，這會最終消耗盡系統(tǒng)所有的內(nèi)存。

四.幾個經(jīng)典的筆試題

第一個

void GetMemory(char* p)            //對空指針解引用
{
	p = (char*)malloc(100);        //內(nèi)存泄露
}
void test()
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");    
	printf(str);
}
 
int main()
{
	test();
 
}

p是str的一份臨時拷貝，指向malloc申請的起始地址，

出了函數(shù)之后，內(nèi)存還給系統(tǒng)，str仍為空指針，strcpy把“hello world”放進空指針

第二個

char *GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void test()
{
	char* str = NULL;
	str=GetMemory();        //野指針str
	printf(str);
}
 
int main()
{
	test();
 
}

定義字符串p，并返回p的地址

但是當出了這個函數(shù)，內(nèi)存還給系統(tǒng)，沒有使用權(quán)限

指針變?yōu)?/p>

第三個

void GetMemory(char** p,int num)            //傳址調(diào)用
{
	*p = (char*)malloc(num);        
}
void test()
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str,100);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);                                
                                            //沒有free
}
 
int main()
{
	test();
 
}

打印hello world

沒有釋放空間

第四個

void GetMemory(char** p,int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void test()
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello world");
	free(str);                            //還給你，我還要用,哼~
	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "!!!");
		printf(str);
	}
}
 
int main()
{
	test();
 
}

開辟100個字節(jié)的空間后，又把這塊空間還給操作系統(tǒng)。

再次把“！！！”放進這塊空間，非法修改

tips：動態(tài)內(nèi)存管理是在堆區(qū)上進行的。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_63742310/article/details/123811337

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