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2021电商行业发展现状及趋势,太原关键词排名优化,网站建设公司专业的建站优化公司,网站建设主机耗电量1.动态内存函数 为什么存在动态内存分配? int main(){int num 10; //向栈空间申请4个字节int arr[10]; //向栈空间申请了40个字节return 0; }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。数组在声明的时候,必须指定数组的…

1.动态内存函数

为什么存在动态内存分配?

int main(){int num = 10;  //向栈空间申请4个字节int arr[10];   //向栈空间申请了40个字节return 0;
}

上述的开辟空间的方式有两个特点:

  1. 空间开辟大小是固定的。
  2. 数组在声明的时候,必须指定数组的长度,它所需要的内存在编译时分配。

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才能知道,那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。这时候就需要动态内存开辟了。

1.1 malloc和free

malloc()是用于在程序执行期间动态分配内存。它的全称是"memory allocation",意为内存分配。malloc()函数是C标准库的一部分,它的声明在stdlib.h头文件中。

函数原型如下:

void* malloc(size_t size);

在这里,size是你想要分配的字节数,函数返回一个指向分配的内存块起始地址的指针。malloc()函数的返回类型是void*,这意味着返回的指针可以赋值给任何指针类型而无需显式转换。

下面简要解释一下malloc()的工作原理:

1.你提供想要分配的字节数,malloc()在堆内存中搜索一个足够大的连续内存块来存储这些字节。

2.如果找到了合适的内存块,它将其标记为已使用,并返回该内存块的起始地址的指针。

3.如果找不到足够大的内存块,它将返回一个NULL指针,表示内存分配失败。

注意:使用malloc()分配的内存需要使用free()函数显式地释放,否则会导致内存泄漏。

void free(void* ptr);

free()函数接受之前分配的内存块的指针,并将其释放,使其可供将来的动态分配使用。如果忘记释放之前分配的内存,程序每次运行分配代码时都会消耗更多内存,最终可能导致内存耗尽。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int n = 5;int* dynamicArray = (int*)malloc(n * sizeof(int));if (dynamicArray == NULL) {printf("内存分配失败!\n");} else {// 使用分配的内存块for (int i = 0; i < n; i++) {dynamicArray[i] = i + 1;}// 当不再需要分配的内存时,记得释放它free(dynamicArray);dynamicArray = NULL}return 0;
}

在调用free()函数释放动态分配的内存后,将指针dynamicArray设置为NULL是一个良好的习惯,但不是必须的。

设置指针为NULL的优点:

  1. 避免悬挂指针(Dangling Pointer):如果在释放内存后不将指针设置为NULL,该指针将仍然保留先前的地址。如果你在后续代码中继续使用该指针,可能会导致悬挂指针,即指针指向的内存已经被释放,这可能导致程序崩溃或产生难以调试的错误。将指针设置为NULL可以帮助你避免这种情况,因为如果尝试使用空指针,程序将产生明确的错误(空指针解引用)。
  2. 避免重复释放:在释放内存后,如果将指针设置为NULL,你可以通过检查指针是否为NULL来确定是否已经释放了内存。如果你在后续代码中错误地再次调用free(),会导致未定义的行为。

如果你在后续代码中小心地避免悬挂指针和重复释放内存,那么不设置为NULL也不会导致问题。然而,这是一个简单且有助于防范错误的额外保护措施,所以建议在释放内存后将指针设置为NULL

1.2 calloc

calloc()是另一个动态内存分配函数,也属于标准C库(stdlib.h头文件)。与malloc()功能类似,但在使用上有一些区别。

calloc()函数的原型如下:

void* calloc (size_t num, size_t size);

其中num是你想要分配的元素数量,size是每个元素的大小(以字节为单位)。calloc()函数会为num * size字节的内存块分配空间,并将该内存块中的所有位初始化为零。

相对于malloc()calloc()的一个优势是它会自动初始化分配的内存,这意味着你不需要手动将分配的内存清零。在某些情况下,这可能是非常有用的,特别是当你需要确保分配的内存一开始就是零值时。

实例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int n = 5;int* dynamicArray = (int*)calloc(n, sizeof(int));if (dynamicArray == NULL) {printf("内存分配失败!\n");} else {// 使用分配的内存块,这里的内存已经被初始化为零for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", dynamicArray[i]); // 输出: 0 0 0 0 0}// 当不再需要分配的内存时,记得释放它free(dynamicArray);}return 0;
}

总结:

calloc = malloc+memset 初始化为0

1.3 realloc

realloc是一个用于重新分配内存块大小的函数。具体而言,它可以用于更改之前通过malloccalloc分配的内存块的大小。

realloc函数的声明如下:

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

参数说明:

  • ptr:指向之前已分配内存块的指针。如果ptr为NULL,则realloc的行为就相当于malloc,即分配一个新的内存块。
  • size:新的内存块大小,以字节为单位。

realloc的工作原理如下:

  1. 如果ptr为NULL,那么realloc的行为就等同于malloc(size),它将分配一个新的大小为size字节的内存块,并返回指向该内存块的指针。
  2. 如果size为0,且ptr不为NULL,那么realloc的行为就等同于free(ptr),即释放掉之前分配的内存块,并返回NULL指针。
  3. 如果ptr不为NULL且size不为0,realloc将尝试重新分配之前分配的内存块。可能发生以下几种情况:
    • 如果之前分配的内存块大小大于或等于size,则不会分配新的内存块,而是简单地返回原始内存块的指针,不会改变原内存块的内容。
    • 如果之前分配的内存块大小小于sizerealloc会尝试将原始内存块扩展到新的大小。这可能会**在原始内存块后面的可用内存空间进行扩展,如果没有足够的连续空间来扩展,则realloc可能会在另一个地方重新分配一个新的内存块,并将原始内容复制到新的内存块中。**这意味着realloc有可能返回一个新的指针,而不是原始指针,所以在使用realloc后,最好将返回的指针赋值给原来的指针。
    • 如果realloc在新的内存块分配失败时,将返回NULL,并且之前分配的内存块仍然保持未更改。

使用realloc时,应该特别注意以下几点:

  • 如果realloc返回NULL,表示重新分配失败,原来的指针仍然有效,为避免内存泄漏,应该保存原来的指针,并根据需要释放之前的内存块。
  • 当使用realloc时,最好不要直接修改原始指针,而是将realloc的结果赋值给原始指针,以防止意外的内存问题。

实例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {int *p = (int *) malloc(40);if (p == NULL)return 1;//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++) {*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++) {printf("%d ", *(p + i));}//增加空间// p = (int *)realloc(p, 80); //如果开辟失败的话,p变成了空指针,不能这么写int *ptr = (int *) realloc(p, 80);if (ptr != NULL) {p = ptr;ptr = NULL;}//当realloc开辟失败的时候,返回的也是空指针//使用for (i = 10; i < 20; i++) {*(p + i) = i;}for (i = 10; i < 20; i++) {printf("%d ", *(p + i));}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}//输出结果:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

2.常见的动态内存错误

2.1 对NULL指针的解引用操作

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {int* p = (int*)malloc(20);*p = 5;  //错误,空指针解引用//为了不对空指针解引用  需要进行判断if (p == NULL) {perror("malloc");return 1;}else {*p = 5;}free(p);p = NULL;return 0;
}

2.2 对动态开辟空间的越界访问

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {int *p = (int *) malloc(20);if (p == NULL)return 1;int i = 0;for (i = 0; i < 20; i++)//越界访问    20个字节 只能访问5个整型{*(p + i) = i;}free(p);p = NULL;return 0;
}

2.3 对非动态开辟内存使用free释放

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {int a = 10;int* p = &a;free(p);// ok?return 0;
}

在这里插入图片描述

编译器会直接报错

2.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {int *p = (int *) malloc(40);if (p = NULL)return 1;int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++) {*p = i;p++;}//释放//在释放的时候,p指向的不再是动态内存空间的起始位置free(p);// p不再指向动态内存的起始位置p++;return 0;
}

2.5 对同一块动态内存多次释放

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {int* p = (int*)malloc(40);if (p == NULL)return 1;int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++) {*(p + i) = i;}//重复freefree(p);p = NULL;//如果将p赋值为NULL  就可以在free,否则编译器会直接报错free(p);return 0;
}

2.6 动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int *get_memory() {int *p = (int *) malloc(40);return p;
}int main() {int *ptr = get_memory();//使用//释放  如果不释放 就会导致内存泄漏free(ptr);return 0;
}

3.C/C++程序的内存开辟

在这里插入图片描述

C/C++程序内存分配的几个区域:

  1. 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。
  2. 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回收 。分配方式类似于链表。
  3. 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。
  4. 代码段:存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。

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。

4.经典笔试题

4.1 题目1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void GetMemory(char *p) {p = (char *) malloc(100);
}void Test(void) {char *str = NULL;GetMemory(str);strcpy(str, "hello world");printf(str);
}int main() {Test();return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果?

运行Test函数会导致未定义行为。

GetMemory函数中,传入的char *p是一个局部变量,当在函数内部对其进行修改,并不会影响到原始调用函数中的指针。这是因为函数的参数是通过值传递的,即函数得到的是实参的副本,对参数的修改不会影响原始的实参。

Test函数中,将一个NULL指针str传递给GetMemory函数,然后在GetMemory函数中分配了内存并将新的地址赋给p。但这对str并没有影响,str仍然是一个NULL指针,指向未分配的内存。

接着,在Test函数中使用strcpy将字符串拷贝到str指向的内存,但是str指向的内存并没有被分配,这将导致未定义行为。

为了正确地分配内存并使用指针,需要修改GetMemory函数,使其返回分配的内存地址,并在Test函数中接收返回的指针。另外,别忘了在使用完内存后,需要使用free函数来释放动态分配的内存。

改写1:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void GetMemory(char **p) {*p = (char *) malloc(100);
}void Test(void) {char *str = NULL;GetMemory(&str);   //传指针的地址strcpy(str, "hello world");printf(str);//释放free(str);str = NULL;
}int main() {Test();return 0;
}

改写2:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
char *GetMemory() {char *p = (char *) malloc(100);return p;
}void Test(void) {char *str = NULL;str = GetMemory();   //接受返回的pstrcpy(str, "hello world");printf(str);//释放free(str);str = NULL;
}int main() {Test();return 0;
}

4.2 题目2

char *GetMemory(void) {char p[] = "hello world";return p;
}void Test(void) {char *str = NULL;str = GetMemory();printf(str);
}

请问运行Test函数会有什么样的结果?

GetMemory函数中,定义了一个局部数组char p[] = "hello world";,然后将该数组的地址返回给调用者。但是,一旦GetMemory函数执行完毕,其局部变量(p数组)将被销毁,因为它是一个自动存储类别的局部变量。所以,返回的指针指向的是已经无效的内存。

Test函数中,你将GetMemory的返回值赋给指针str,然后使用printf打印str指向的内容。由于GetMemory返回的是一个无效的指针(指向已经被销毁的局部数组),printf可能会打印出垃圾值,或者程序崩溃,或者导致其他不可预测的结果。

这个问题被称为"悬挂指针"问题,因为指针悬挂在指向已经无效的内存位置上。

要解决这个问题,可以考虑使用动态内存分配来分配存储字符串的内存,并在使用完后记得使用free来释放内存。

修改后的代码示例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>char *GetMemory(void) {char *p = (char *)malloc(strlen("hello world") + 1);if (p != NULL) {strcpy(p, "hello world");}return p;
}void Test(void) {char *str = NULL;str = GetMemory();if (str != NULL) {printf("%s\n", str);free(str); // 释放内存}
}int main() {Test();return 0;
}

4.3 题目3

void GetMemory(char **p, int num) {*p = (char *) malloc(num);
}void Test(void) {char *str = NULL;GetMemory(&str, 100);strcpy(str, "hello");printf(str);
}

请问运行Test函数会有什么样的结果?

没有释放内存,导致内存泄漏

修改后的代码实例:

void GetMemory(char **p, int num) {*p = (char *)malloc(num);
}void Test(void) {char *str = NULL;GetMemory(&str, 100);if (str != NULL) {strcpy(str, "hello");printf("%s\n", str);free(str); // 释放内存}
}

4.4 题目4

void Test(void) {char *str = (char *) malloc(100);strcpy(str, "hello");free(str);if (str != NULL) {strcpy(str, "world");printf(str);}
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果?

str被提前释放,再次访问str会导致野指针行为

http://www.dinnco.com/news/22708.html

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