目录
- 一、为什么要有动态内存分配
- 二、 malloc和free
- 2.1 malloc
- 三、 calloc和realloc
- 3.1calloc
- 3.2 realloc
- 四、常见的动态内存的错误
- 4.1 对NULL指针的解引用操作
- 4.2 对动态开辟空间的越界访问
- 4.3 对非动态开辟内存使用free释放
- 4.4 使用free释放⼀块动态开辟内存的一部分
- 4.5对同⼀块动态内存多次释放
- 4.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
- 五、动态内存经典笔试题分析
- 5.1题目一
- 5.2题目二
- 5.3题目三
一、为什么要有动态内存分配
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[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
但是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。
• 数组在申明的时候，必须指定数组的⻓度，数组空间一旦确定了大小不能调整
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。
C语言引⼊了动态内存开辟，让程序员自己可以申请和释放空间，就比较灵活了。
二、 malloc和free
2.1 malloc
C语言提供了⼀个动态内存开辟的函数malloc：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
//20字节--存放5个整数--申请空间
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)//判断p是否是空指针
{
perror("malloc");
return 1;
}
return 0;
}
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
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。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
//20字节--存放5个整数--申请空间
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)//判断p是否是空指针
{
perror("malloc");
return 1;
}
//使用空间
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i + 1;
}
//释放空间
free(p);//把空间的使用权限还给了操作系统
//传递给free函数的是要释放内存的起始地址
p = NULL;
return 0;
}
三、 calloc和realloc
3.1calloc
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。
函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟⼀块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。
• 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。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
//20字节--存放5个整数--申请空间
int* p = (int*)calloc(5,sizeof(int));
if (p == NULL)//判断p是否是空指针
{
perror("calloc");
return 1;
}
//使用空间
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
//释放空间
free(p);//把空间的使用权限还给了操作系统
//传递给free函数的是要释放内存的起始地址
p = NULL;
return 0;
}
运行结果：
所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。
3.2 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：
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：原有空间之后有足够大的空间
◦ 情况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。
由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意⼀些。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
//20字节--存放5个整数--申请空间
int* p = (int*)calloc(5,sizeof(int));
if (p == NULL)//判断p是否是空指针
{
perror("calloc");
return 1;
}
//使用空间
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i)=1+i;
}
//希望把空间调整为40个字节
int* ptr=(int*)realloc(p, 40);
if (ptr != NULL)//调整成功
{
p = ptr;
int i = 0;
for (i = 5; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i +1 ;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
}
else//调整失败
{
perror("realloc");
free(p);
p = NULL;
}
return 0;
}
注意：
realloc可以完成和malloc一样的功能比如：
realloc(NULL,20)//malloc(20)
四、常见的动态内存的错误
4.1 对NULL指针的解引用操作
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);
}
4.2 对动态开辟空间的越界访问
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);
}
4.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//ok?
}
4.4 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
}
4.5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
}
4.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
if(NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
while(1);
}
五、动态内存经典笔试题分析
5.1题目一
#include<stdio.h>
#include<string.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;
}
上面程序有啥问题？
1.程序崩溃-对NULL的解引用操作
2.内存泄漏
那么怎么解决这种问题呢？
解决方案一：
#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);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
解决方案二：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
char* GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str=GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
5.2题目二
返回栈空间地址的问题
char *GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
运行结果：
那么为什么会出现这种问题呢？
等GetMenory()返回函数值之后，str再去找GetMemory()的内容的时候， GetMemory(）里面的内容已经被销毁了。
5.3题目三
void Test(void)
{
char *str = (char *) malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);//提前释放了
if(str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
