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c語言詳解動態內存分配及常見錯誤的解決_C 語言

作者：平凡的人1 ? 更新時間： 2022-06-21 編程語言

為什么會有動態內存分配

內存使用方式有兩種

1.創建一個變量

2.創建一個數組

int a = 1;
int arr[10];

但是這兩種方式都有一些特點

1.空間是固定大小的，不會變

2.必須提前知道要開辟多少空間，必須指定數組的長度。

但是實際上，對于空間的需求，有些時候，我們并不知道要分配多少內存空間，有時候需要在程序運行時才知道，比如用一個數組存放班級學生的年齡，我們不知道有多少個學生，不知道需要多大的空間，而且編譯器又不支持變長的數組，應該是常量表達式。這時候，用數組分配固定的空間就不適合了。

為了更好地分配內存空間，這時候就需要我們的動態內存分配了。

說到內存，我們知道內存分為3個區域，棧區，堆區，靜態區。

棧區——局部變量，函數形參

堆區——動態內存分配

靜態區——全局變量，靜態變量（如static int a = 10）

動態內存函數的介紹

malloc

void *malloc( size_t size );

函數向堆區開辟一塊連續的空間，返回空間的起始地址。

  • 開辟成功，返回一個開辟好的空間的指針
  • 開辟失敗，返回NULL指針，所以要檢查是否開辟成功
  • 返回的類型是void*，所以malloc并不知道開辟的類型，自己決定
  • 如果size為0，malloc的行為是標準未定義的，取決于編譯器
  • 記得引用頭文件#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    if (p == NULL)
    {
        //打印錯誤原因的一個方式
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        //正常使用
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            *(p + i) = i;
        }
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            printf("%d ", *(p+i));
        }
    }
    //釋放
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

?free

void free( void *memblock );

c語言提供一個函數free，專門用來動態內存的回收和釋放的?

頭文件是#include <stdlib.h>

注意幾點：

用于動態開辟的內存，如果不是的話，那free函數行為是未定義的

如果指針是NULL指針，則函數什么事都不做

被free后的指針最好手動置為NULL，避免野指針,造成錯誤

free(p);
p=NULL;

calloc

void *calloc( size_t num, size_t size );

calloc也是用來動態開辟空間。頭文件也為#include <stdlib.h>

與malloc的區別：

參數不同

與malloc的區別只在于calloc會返回地址之前把申請的空間的每個字節初始化為0。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
    //malloc(10*sizeof(int));
    int*p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
    if (p == NULL)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            printf("%d ", *(p + i));
        }
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

?調試一下，可以看到內存都初始化為0了

根據實際情況，如果需要初始化的話那就使用calloc

realloc

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

頭文件也是引用#include <stdlib.h>

ptr是要調整的內存地址

size調整之后新大小，而不是增加的大小

返回值為調整之后的內存起始位置

realloc函數的出現讓動態內存管理更加靈活

有時候我們發現申請的空間太小，有時候又會覺得申請過大了，為了合理的分配內存，我們可以對內存的大小做靈活的調整，realloc可以做到對動態內存大小的調整

注意事項

realloc在調整內存存在兩種情況

情況1：原有空間之后有足夠大的空間

  • 如果p指向的空間之后有足夠的內存可以追加，則直接追加，后返回p

情況2：原有空間之后沒有足夠的空間

  • 如果p指向的空間之后沒有足夠的內存空間可以追加，則realloc函數會重新找一個新的內存區域開辟一塊滿足需求的空間，并且把原來內存中的數據拷貝回來，釋放舊的內存空間，最后返回新開辟的內存空間地址
  • 得用一個新的變量來接收realloc的返回值

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(20);
    if (p == NULL)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 5; i++)
        {
            *(p + i) = i;
        }
    }
    //在使用malloc開辟的20個空間
    //假設這里20個字節不能滿足我們的使用
    //希望我們能有40個字節的空間
    //這里就可以使用realloc來調整動態開辟的內存
    int* ptr = realloc(p, 40);
    if (ptr != NULL)
    {
        p = ptr; 
        int i = 0;
        for (i = 5; i < 10; i++)
        {
            *(p + i) = i;
        }
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            printf("%d ", *(p+ i));
        }
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

常見的錯誤

對NULL指針的解引用操作

int main()
{
    int* p = (int*)malloc(INT_MAX/4);
    *p = 20;//如果p是空指針，就會有問題；
    free(p);
    return 0;
}

越界訪問

int* p = (int*)malloc(40);
    if (p == NULL)
    {
        return 0;
    }
    int i = 0;
    //越界
    for (i = 0; i <= 10; i++)
    {
        *(p + i) = i;
    }
    free(p);
    p = NULL;

應該是i<10

對非動態內存進行free

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

使用free釋放動態開辟內存的一部分

int* p = (int*)malloc(40);
    if (p == NULL)
    {
        return 0;
    }
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        *p++ = i;
    }
    free(p);
    return 0;

?p不在指向動態內存開辟的起始位置，我們應該重新定義一個指針來記住起始地址

對同一塊動態內存多次釋放

int* p = (int*)malloc(40);
    if (p == NULL)
    {
        return 0;
    }
    free(p);
    free(p);

對動態內存內存忘記釋放（內存泄漏）

忘記釋放動態開辟的內存，就會造成內存泄漏

 while (1)
    {
        malloc(1);
        Sleep(1000);
    }

申請內存而不還，計算機的內存是有限的，內存將會被耗干

原文鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_60478154/article/details/123152353

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