1. 为什么要有动态内存分配
2. malloc和free
3. calloc和realloc
4. 常⻅的动态内存的错误
5. 动态内存经典笔试题分析
6. 总结C/C++中程序内存区域划分
1.为什么要有动态内存管理
我们目前已经掌握的内存开辟方式有
int main()
{
int num = 0; //开辟4个字节
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6 };
return 0;
}
但是上边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. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，
数组空间一旦确定大小就不能调整
解决方法：
二、malloc和free
2.1 malloc
c语言提供了一个动态内存开辟的函数：
这个函数向内存申请的是一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针
1.开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针
2.开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查
3.返回类型的是void * ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用者使用的时候自己来选择
4.如果参数size为0，malloc函数的行为标准是为定义的，取决于编译器。
2.2 free
c 语言还提供了另一个函数free，是专门用来做动态内存的释放和回收的（一般是要与malloc函数同时使用的），函数原型如下
1.如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么free函数是为定义的
2.如果参数ptr函数是NULL的话，则函数不需要做任何事
malloc 和free都在stdlib.h头文件中
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int ret = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int* ptr = NULL;
ptr=(int *)malloc(ret * sizeof(int)); //开辟内存
if (ptr != NULL)
{
for (int i = 0; i < ret; i++)
{
*(ptr + i) = i;
printf("%d ", *(ptr + i));
}
}
free(ptr); //释放内存
ptr = NULL; //这一步是否有必要?
//(这里的作用是防止如果再次使用ptr进行判断，可以避免进行的访问)
return 0;
}
这里我们来画图解释一下
三、calloc和recallo
除了malloc函数以外c语言还提供了另外一个函数calloc函数，calloc函数也可以用来进行动态内存的分配。原型如下：
1.函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并且把每个字节初始化为。
2.与malloc函数的区别只在与calloc会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0.
int main()
{
int* pr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if(pr!=NULL)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d " ,*(pr+i));
}
}
free(pr);
pr = NULL;
return 0;
}
这里我们可以知道如果我们想对申请的空间进行初始化的时候，就可以使用calloc函数来解决。
3.2
realloc函数的出现让动态内存的管理更加灵活。
- 在有些情况下我们会发现申请的空间会过大或者过小，这时候我们就可以用realloc函数来对我们开辟内存的大小进行调整。
这里我们来解释一下
1.ptr是要调整的内存地址
2.size是调整之后新大小
注意这个函数是在原有的内存大小的基础上，将原来的数据移动到新的空间中
3.realloc在调整内存空间是存在两种情况的
3.1 原有的空间有足够大的空间情况
3.2 原有空间之后没有足够大的空间
情况1
当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发⽣变化。
情况2
当是情况2 的时候，原有空间之后没有⾜够多的空间时，扩展的⽅法是：在堆空间上另找⼀个合适⼤⼩的连续空间来使⽤。这样函数返回的是⼀个新的内存地址
由于这两种情况我们再使用realloc函数的时候就需要多注意一下
int main()
{
int* ptr = (int*)malloc(25 * sizeof(int)); //这里是100个字节
if (ptr != NULL)
{
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
*ptr = i;
printf("%d ", *ptr);
}
}
//那么如果我们想要更大的内存呢？
//int* ptr = realloc(ptr, 1000);//这种写法是有问题的，如果我们开辟了一块新的内存之后，还这样用那么可能就会导致访问的失败
int* p = realloc(ptr, 1000);//用这种方式是最好的
if (p != NULL) //判断如果p是不为空的话
{
ptr = p; // 把新地址赋给ptr，我们就可以使用ptr来操作新地址
}
free(ptr);
ptr = NULL;
return 0;
}
四、常见的动态内存的错
这里我们来举几个例子
1.
void test()
{
int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
*p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
free(p);
}
这个是没有判断指针是否为NULL的情况
2.越界访问
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;//当i是10的时候越界访问
}
free(p);
}
void test()
{
int a = 10;
int* pr = &a;
*pr = 10;
free(pr); //对非动态内存地址进行释放
pr = NULL;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
void test()
{
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
p++;
free(p); //释放的位置不是起始位置
return 0;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
void test()
{
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
free(p);
free(p); //多次释放
return 0;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
void test()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (NULL == p)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
for (i = 0; i <= 9; i++)
{
*(p + i) = i;//当i是10的时候越界访问
printf("%d ", *(p + i));
}
//没有释放内存，可能会导致内存泄露
}
int main()
{
test();
return 0;
}
void GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
//没有返回值
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(str);//这里的函数值没有接收，所以并没有什么用
strcpy(str, "hello world"); //所以这里的str为0
printf(str);
}
int main()
{
text();
return 0;
}
该代码会报错
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100); //这里没有判断是否为0
strcpy(str, "hello");
free(str); //释放空间后没有置为0，可能就会导致内存泄露
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
六、总结c/c++中程序内存区域划分
1、栈区：在执行函数的时候，函数内的局部变量的储存单元都可以在栈上创建，函数执行结束的时候这些储存单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率高，但是分配的内存容量有限。栈区主要分配的是局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2.堆区：一般由程序员分配释放，如果程序员不释放，程序结束的时候可能由os来释放。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（类成员函数和全局变量）的二进制代码。