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2. 動態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹
2.1 malloc和free
2.2 calloc
2.3 realloc
3. 常見的動態(tài)內(nèi)存錯誤
3.1 對NULL指針的解引用操作
3.2 對動態(tài)開辟空間的越界訪問
3.3 對非動態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放
3.4 使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分
3.5 對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放
3.6 動態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放(內(nèi)存泄漏)
4. C/C++程序的內(nèi)存開辟
5. 柔性數(shù)組
5.1 柔性數(shù)組的特點:
5.2 柔性數(shù)組的使用
內(nèi)存開辟方式有:
int val = 20;//在??臻g上開辟四個字節(jié)
char arr[10] = {0};//在棧空間上開辟10個字節(jié)的連續(xù)空間
但是上述的開辟空間的方式有兩個特點:
1. 空間開辟大小是固定的。
2. 數(shù)組在申明的時候,必須指定數(shù)組的長度,它所需要的內(nèi)存在編譯時分配。
但是對于空間的需求,不僅僅是上述的情況。有時候我們需要的空間大小在程序運行的時候才能知道, 那數(shù)組的編譯時開辟空間的方式就不能滿足了。 這時候就只能試試動態(tài)存開辟了。
2. 動態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹 2.1 malloc和freeC語言提供了一個動態(tài)內(nèi)存開辟的函數(shù):
void* malloc (size_t size);
參數(shù)size是要開辟的內(nèi)存的大?。ㄒ宰止?jié)為單位),返回值是指向這塊空間的指針。
- 如果開辟成功,則返回一個指向開辟好空間的指針。
- 如果開辟失敗,則返回一個NULL指針,因此malloc的返回值一定要做檢查。
- 返回值的類型是 void* ,所以malloc函數(shù)并不知道開辟空間的類型,具體在使用的時候使用者自己 來決定。
- 如果參數(shù) size 為0,malloc的行為是標準是未定義的,取決于編譯器。
C語言提供了另外一個函數(shù)free,專門是用來做動態(tài)內(nèi)存的釋放和回收的,函數(shù)原型如下:
void free (void* ptr);
- 如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動態(tài)開辟的,那free函數(shù)的行為是未定義的。
- 如果參數(shù) ptr 是NULL指針,則函數(shù)什么事都不做。
- 如果程序不結(jié)束,動態(tài)內(nèi)存不經(jīng)過free釋放,動態(tài)內(nèi)存是不會被釋放的。
malloc和free都聲明在 stdlib.h 頭文件中
例子:
#include#include#includeint main()
{
//int arr[10];//向內(nèi)存申請了40個字節(jié)
int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
int* ptr = p;
if (p == NULL)
{
printf("%s\n", strerror(errno));//輸出錯誤信息
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i< 10; i++)
{
*ptr = i;
ptr++;
}
free(p);
p = NULL;
ptr = NULL;
return 0;
}
2.2 callocvoid* calloc (size_t num, size_t size);
函數(shù)的功能是為 num 個大小為 size 的元素開辟一塊空間,并且把空間的每個字節(jié)初始化為0。 與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會在返回地址之前把申請的空間的每個字節(jié)初始化為全0。
例子:
#include#includeint main()
{
int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if(NULL != p)
{
int i = 0;
for(i=0; i
所以如何我們對申請的內(nèi)存空間的內(nèi)容要求初始化,那么可以很方便的使用calloc函數(shù)來完成任務(wù)。
2.3 reallocrealloc函數(shù)的出現(xiàn)讓動態(tài)內(nèi)存管理更加靈活。
有時會我們發(fā)現(xiàn)過去申請的空間太小了,有時候我們又會覺得申請的空間過大了,那為了合理的時 候內(nèi)存,我們一定會對內(nèi)存的大小做靈活的調(diào)整。那 realloc 函數(shù)就可以做到對動態(tài)開辟內(nèi)存大小 的調(diào)整。
函數(shù)原型如下:
void* realloc (void* ptr, size_t size);
- ptr 是要調(diào)整的內(nèi)存地址
- size 調(diào)整之后新大小
- 返回值為調(diào)整之后的內(nèi)存起始位置。
- 這個函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎(chǔ)上,還會將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動到新的空間。
realloc在調(diào)整內(nèi)存空間的是存在兩種情況:
情況1:原有空間之后有足夠大的空間
要擴展內(nèi)存就直接原有內(nèi)存之后直接追加空間,原來空間的數(shù)據(jù)不發(fā)生變化。
情況2:原有空間之后沒有足夠大的空間
當是情況2 的時候,原有空間之后沒有足夠多的空間時,擴展的方法是:在堆空間上另找一個合適大小的連續(xù)空間來使用。這樣函數(shù)返回的是一個新的內(nèi)存地址。
例子:
#includeint main()
{
int *ptr = (int*)malloc(100);
if(ptr != NULL)
{
//業(yè)務(wù)處理
}
else
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
//擴展容量
//代碼1
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//這樣是不可以的,如果申請空間失敗,將會返回空指針給ptr,導(dǎo)致原來的數(shù)據(jù)也找不到
//代碼2
int*p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}
//業(yè)務(wù)處理
free(ptr);
return 0;
}
3. 常見的動態(tài)內(nèi)存錯誤
3.1 對NULL指針的解引用操作void test()
{
int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
*p = 20;
free(p);
}
如果開辟空間失敗,p的值是NULL,就會對空指針進行解引用操作,出現(xiàn)問題。
3.2 對動態(tài)開辟空間的越界訪問void test()
{
int i = 0;
int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
if(NULL == p)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
for(i=0; i<=10; i++)
{
*(p+i) = i;//當i是10的時候越界訪問
}
free(p);
}
3.3 對非動態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);
}
3.4 使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);
}
經(jīng)過“p++”后,p不再指向動態(tài)內(nèi)存的起始位置。
3.5 對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
free(p);
free(p);
}
p重復(fù)釋放。
3.6 動態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放(內(nèi)存泄漏)void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
if(NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
while(1);
}
如果程序不結(jié)束,動態(tài)內(nèi)存不經(jīng)過free釋放,動態(tài)內(nèi)存是不會被釋放的,就會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的現(xiàn)象。
4. C/C++程序的內(nèi)存開辟C/C++程序內(nèi)存分配的幾個區(qū)域:
1. 棧區(qū)(stack):在執(zhí)行函數(shù)時,函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建,函數(shù)執(zhí)行結(jié) 束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運算內(nèi)置于處理器的指令集中,效率很高,但是 分配的內(nèi)存容量有限。 棧區(qū)主要存放運行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回數(shù)據(jù)、返 回地址等。
2. 堆區(qū)(heap):一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時可能由OS回收 。分 配方式類似于鏈表。
3. 數(shù)據(jù)段(靜態(tài)區(qū))(static)存放全局變量、靜態(tài)數(shù)據(jù)。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。
4. 代碼段:存放函數(shù)體(類成員函數(shù)和全局函數(shù))的二進制代碼。?
實際上普通的局部變量是在棧區(qū)分配空間的,棧區(qū)的特點是在上面創(chuàng)建的變量出了作用域就銷毀。 但是被static修飾的變量存放在數(shù)據(jù)段(靜態(tài)區(qū)),數(shù)據(jù)段的特點是在上面創(chuàng)建的變量,直到程序 結(jié)束才銷毀所以生命周期變長。
5. 柔性數(shù)組柔性數(shù)組(Flexible?Array)是引入的一個新特性,它允許你在定義結(jié)構(gòu)體時創(chuàng)建一個空數(shù)組,而這個數(shù)組的大小可以在程序運行的過程中根據(jù)你的需求進行更改特別注意的一點是:這個空數(shù)組必須聲明為結(jié)構(gòu)體的最后一個成員,并且還要求這樣的結(jié)構(gòu)體至少包含一個其他類型的成員。
不同編譯器有不同的定義形式:
typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性數(shù)組成員
}type_a;
typedef struct st_type
{
int i;
int a[];//柔性數(shù)組成員
}type_a;
5.1 柔性數(shù)組的特點:5.2 柔性數(shù)組的使用
- 結(jié)構(gòu)中的柔性數(shù)組成員前面必須至少一個其他成員。
- sizeof 返回的這種結(jié)構(gòu)大小不包括柔性數(shù)組的內(nèi)存。
- 包含柔性數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc ()函數(shù)進行內(nèi)存的動態(tài)分配,并且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大 小,以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小。
包含柔性數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc函數(shù)進行內(nèi)存的動態(tài)分配,且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大小,以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include#includestruct S
{
int x;
int a[];
};
int main()
{
//為柔性數(shù)組a[]開辟了40個字節(jié)的空間
struct S *ps =(struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 40);
if (ps == NULL) //檢查是否為空指針
{
perror("ps");
return 1;
}
ps->x = 10;
int i = 0;
for (i = 0; i< 10; i++)
{
ps->a[i] = i; //數(shù)組使用
}
for (i = 0; i< 10; i++)
{
printf("%d ",ps->a[i]); //數(shù)組打印
}
//若覺得40不夠用,可用realloc擴容
//如:
struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 80);
if (ptr == NULL) //檢查是否為空指針
{
perror("realloc");
return 1;
}
else
{
ps = ptr;
}
free(ps); //釋放內(nèi)存并置為空指針
ps = NULL;
}
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