C语言动态内存管理

时间:2022-05-23 i跑跑人气:0

1. 为什么存在动态内存分配

*动态内存开辟在堆区*

我们已经掌握的开辟内存方式是类型直接定义变量，开辟的内存是固定的，像：

int a=20;  //在栈空间上开辟四个字节

还有数组，我们可以指定开辟空间的大小，像：

char arr[10] = {0};  ///在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但在程序运行时，很多时候我们会遇到内存不够或者内存过多引起的浪费问题，那么有没有那种使用多少内存开辟多少内存的方法？这就是本篇文章要介绍的动态内存。

2. 动态内存函数的介绍

2.1 malloc和free

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中

void* malloc (size_t size);
//向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针

如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。如果开辟失败，则返回一个NULL指针。返回值的类型是 void* ，malloc函数并不知道开辟空间的类型，在使用的时候自己来决定。

void free (void* ptr);
//free函数用来释放动态开辟的内存

如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义的。

如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

举例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	//开辟10个整型空间
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (NULL==p)
	{
		printf("%s\n",strerror(errno));  //判断开辟失败的原因
		return 0;
	}
	//使用
 
	//释放
	free(p);  //将空间还给系统，但是里面的内容没有改变，还可以通过p来找到地址
	p = NULL;  //因此要将地址置为空指针
	return 0;
}

2.2 calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);
//num为元素个数，size为每个元素的大小

注：与函数 malloc 的区别只在于 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

当用calloc来开辟10个整型空间时

int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));

2.3 realloc

void* realloc (void* ptr, size_t size);
//ptr 是要调整的内存地址     size 调整之后新大小
//返回值为调整之后的内存起始位置

realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

1.当原地址后有足够的空间时，可以接着原地址连续开辟空间，最后返回起始地址。

2.当原地址后空间不足以开辟我们所需要的空间时，那么realloc会自动寻找一块足以存放我们需要的的空间，并将原地址的内容复制到新空间中，释放掉原地址中的内容，返回开辟出空间的初始地址。

我们可以先判断是否开辟成功，再将地址赋予p

3. 常见的动态内存错误

3.1 对NULL指针的解引用操作

开辟动态内存时，一定要注意对返回空指针的函数要进行判断，防止对空指针进行解引用，以免程序出现问题。

3.2 对动态开辟空间的越界访问

 int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));   //开辟内存
 
 if(NULL == p)    //判断是否开辟成功
 {
 exit(EXIT_FAILURE);
 }
 
 int i=0;
 for(i=0; i<=10; i++)
 {
 *(p+i) = i;//当i是10的时候越界访问
 }
 free(p);

这块可以像理解数组一样，不能访问下标为10的地址，会造成越界访问。

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
	int a = 10;
	int *p = &a;
	free(p);
}
 
 
int main()
{
	test();
	return 0;
}

不是动态内存开辟的空间内存不在堆区，没必要用free释放，在栈区开辟的空间在出了作用域后会自动还给系统，没有必要，也不允许用free进行释放。

3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

void test()
{
 int *p = (int *)malloc(100);
 p++;
 free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}

不支持释放一部分内存，这样的写法不支持不可取。只能从动态内存开辟的起始位置来进行释放。

3.5 对同一块动态内存多次释放

void test()
{
 int *p = (int *)malloc(100);
 free(p);
 free(p);//重复释放
}

重复释放也会报错

当p第一次释放后，将p=NULL，再次释放的话就不会有问题；写代码是要避免重复释放的情况，同时要记住每次释放完之后都要将地址置为空指针。

若忘记释放开辟的空间，就会造成内存泄漏的问题（在释放该段内存之前就失去了对该段内存的控制，从而造成了内存的浪费）

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