【34】C语言 | 动态内存管理
目录
1.为什么存在动态内存分配
2、动态内存函数的介绍
2.1 malloc和free
2.2 calloc
2.3 realloc
1.为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有:
int val = 20; //在栈空间上开辟四个字节char arr[n] = {0}; //在栈空间上开辟10个节的连续空间
但是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.数组在申明的时候，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。这时候就只能试试动态存开辟了。
2、动态内存函数的介绍
2.1 malloc和free
C语言提供了一个动态内存开辟的函数:
void* malloc (size_t size);
这个函数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，因此malloc的返回值一定要做检查。
- 返回值的类型是 void*，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己来决定。
- 如果参数size为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。
C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下:
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。
malloc和free都声明在stdlib.h 头文件中
举个例子:
//假设开辟10个整形的空间
#include<stdlib.h>
int main()
{
//栈区开辟
int arr[10];
//动态内存开辟
int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int)); //void*
//使用这些空间的时候
if(p == NULL)
{
perror("main");
return 0;
}
//使用
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
*(p+i) = i;
}
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d ",p[i]); // p[i] -->*(p+i)
}
//回收空间
free(p);
p = NULL; //自己动手把p置为NULL
return 0;
}2.2 calloc
C语言还提供了一个函数叫 calloc，calloc函数也用来动态内存分配。原型如下:
void* calloc (size_t num, size_t size)
- 函数的功能是为 num个大小为 size的元素开辟一块空间，并鱼把空间的每个字节初始化为0。
- 与函数 ma11oc 的区别只在于ca11oc 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.
举个例子:
malloc没有作初始化
calloc作初始化为0
2.3 realloc
- realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
- 有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时候内存，我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。函数原型如下
函数原型如下
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。
这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到 新的空间realloc在调整内存空间的是存在两种情况:
- 情况1 ：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 ：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。
举例：
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));
if(p == NULL)
{
perror("main");
return 1;
}
//使用
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
*(p+i) = 5;
}
//这里需要p指向的空间更大，需要20个int的空间
//realloc调整空间
int*ptr = (int*)realloc(p,20*sizeof(int));
if(ptr != NULL)
{
p = ptr;
}
return 0;
}3.常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用操作
举例：
int main()
{
int*p = (int*)malloc(10000000000);
//如果没有对malloc函数的返回值做判断
//p的值可能是NULL，就会有问题
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
*(p+i) = i;
}
return 0;
}3.2对动态开辟空间的越界访问
举例：
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
if(p == NULL)
{
return 1;
}
int i = 0;
//越界访问
for(i=0; i<40; i++)
{
*(p+i) = i;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}3.3对非动态开辟内存使用free释放
举例：
int main()
{
int arr[10] = {0};
int* p = arr;
free(p);//使用free释放非动态开辟的空间
p = NULL;
return 0;
}
3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
举例：
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
if(p == NULL)
{
return 1;
}
int i = 0;
for(i=0; i<5; i++)
{
*p++ = i;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}3.5对同一块动态内存多次释放
举例：
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
free(p);
//
//
//
//
free(p);//又释放一次
return 0;
}3.6动态开辟内存忘记释放 (内存泄漏)
动态开辟的空间2种回收方式
1.主动free
2.程序结束