【C】想动态分配内存?动态内存管理了解一下

目录

一、为什么存在动态内存分配

二、动态内存函数的介绍

1.malloc和free

2.calloc

3.realloc

三、常见的动态内存错误

[1 对NULL指针的解引用操作](#1 对NULL指针的解引用操作)

[2 .对动态开辟空间的越界访问](#2 .对动态开辟空间的越界访问)

3.对非动态开辟内存使用free释放

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

5.对同一块动态内存多次释放

6.动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)


一、为什么存在动态内存分配

通过之前的学习,我们已经掌握的内存开辟方式有:

1.在栈空间上开辟四个字节
2.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:

  1. 空间开辟大小是固定的。
  1. 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内存开辟了。

动态内存分配是C语言给予我们灵活自主分配内存空间的极大权力,但是任何事物都两面性,动态内存分配的引入,让内存空间的管理变得非常的复杂,有可能会带来一些其他的问题,让我们继续往下了解。

二、动态内存函数的介绍

动态内存管理函数

  • malloc
  • free
  • calloc
  • realloc

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。

malloc函数是如何开辟内存空间的呢

我们用malloc向内存申请了40个字节的空间,然后打印出来结果如上图👆

在内存中分为栈区、堆区,静态区,malloc是在堆区申请到的内存空间

malloc申请的内存空间,当程序退出时不会交还给操作系统自动释放,需要借助free函数释放空间。
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 函数只能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。

free的使用

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。


所以如何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.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);//size为调整后新的大小

  • 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:
  1. 原有空间之后有足够大的空间
  2. 原有空间之后没有足够大的空间
  • 当是情况1的时候,要扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间,原来空间的数据不发生变化。

  • 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

代码

cpp 复制代码
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	//初始化为1~10
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		p[i] = i + 1;
	}
	//增加一些空间
	int* ptr=realloc(p, 80);
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	//打印数据
	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		printf("%d\n", p[i]);
	}
	//释放
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

**三、**常见的动态内存错误

1NULL****指针的解引用操作

**2 .**对动态开辟空间的越界访问

3.对非动态开辟内存使用free释放

4.使用free****释放一块动态开辟内存的一部分

**5.**对同一块动态内存多次释放

6.动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)


忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
切记: 动态开辟的空间一定要释放,并且正确释放 。

动态申请的内存空间
不会因为出了作用域自动销毁(还给操作系统)
只有两种方式销毁:

  1. free
  2. 程序退出
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