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内存开辟方式,例如#xff1a; int val 20;在栈空间上开辟四个字节 char arr[10] { 0 … 目录 存在动态内存分配的原因动态内存函数mallocfreecallocrealloc 常见的动态内存错误C/C程序的内存开辟柔性数组柔性数组的特点柔性数组的使用柔性数组的优势 存在动态内存分配的原因
内存开辟方式,例如 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 但是这种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长度它所需要的内存在编译时分配 但是有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道 所以可以试试动态内存开辟
动态内存函数
动态内存开辟在堆区
malloc
void* malloc (size_t size); size单位是字节 malloc(40);申请40个字节的内存块大小
头文件为#includestdlib.h
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 malloc申请到空间后直接返回这块空间的起始地址不会初始化空间的内容 int i 0;for (i 0; i 10; i){printf(%d\n, *(p i));}打印出来的都是空间的起始地址 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 if (p NULL){perror(malloc);return 1;}在检测到参数malloc为NULL后说明malloc无法开辟空间继续进行下去会发生错误则立刻调用perror函数将生成的错误描述将打印出来后跟一个换行字符(\n) 在调用perror函数后将程序停止不再继续进行程序的运行 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 int* p (int*)malloc(40);每次进行p1都会跳过一个int*类型 如果参数 size 为0malloc的行为是标准是未定义的取决于编译器 malloc申请的内存空间当程序退出时还给操作系统当程序不退出动态申请的内存不会主动释放的需要使用free函数来释放 free
C语言提供了一个函数free专门是用来做动态内存的释放和回收的
void free (void* ptr);
头文件为#includestdlib.h
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
int main()
{int* p (int*)malloc(40);//开辟失败if (p NULL){perror(malloc);return 1;}//开辟成功int i 0;for (i 0; i 10; i){printf(%d\n, *(p i));}free(p);p NULL;return 0;
}释放掉栈区的p指针但是p仍然指向堆区的空间但没用了就会成为野指针所以我们应该主动将p置为空
calloc
C语言中calloc 函数也用来动态内存分配 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。头文件为#includestdlib.h 对申请内存空间的内容要求初始化可以使用calloc函数来完成
realloc
void* realloc (void* ptr, size_t size); ptr 是要调整的内存地址size 调整之后新大小总共的内存大小包含原来内存空间的大小返回值为调整之后的内存起始位置。这个函数在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函数的出现让动态内存管理更加灵活。realloc函数可以做到对动态开辟内存大小的调整 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 realloc在调整内存空间的是存在两种情况
原有空间之后有足够大的空间 扩展内存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 原有空间之后没有足够大的空间 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realloc内部操作步骤 开辟新的空间会将旧的空间中的数据拷贝到新的空间释放旧的空间返回新空间的起始地址 将起始地址放在一个新的变量中防止开辟失败将原有空间释放且没有新的空间地址 例如
int main()
{int* p (int*)malloc(40);//开辟失败if (p NULL){perror(malloc);return 1;}//开辟成功 初始化为1-10int i 0;for (i 0; i 10; i){p[i] i 1;}//增加新的空间int* ptr (int*)realloc(p, 80);if (ptr ! NULL){p ptr;ptr NULL;}else{perror(realloc);return 1;}//释放空间free(p);p NULL;return 0;
}增加新的空间时将增加完空间之后的起始地址放在一个新的指针变量ptr中在确定增加的空间开辟成功后再将新开辟空间的地址ptr赋给原开辟的指针变量p中将新的指针变量ptr置为NULL防止最后释放空间后变为野指针结束内存空间分配后释放空间此时p和ptr所处的地址相同释放p指针的地址的同时ptr指针的地址相应的也不存在置为NULL 常见的动态内存错误 对NULL指针的解引用操作 错误示例 对动态开辟空间的越界访问 错误示例 对非动态开辟内存使用free释放 错误示例 使用free释放一块动态开辟内存的一部分 错误示例 对同一块动态内存多次释放 错误示例 动态开辟内存忘记释放内存泄漏 错误示例 忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏 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 只有两种方式进行销毁 free程序结束退出 C/C程序的内存开辟 C/C程序内存分配的几个区域
栈区stack在执行函数时函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建函数执行结束时这些存储单元自动被释放。 栈内存分配运算内置于处理器的指令集中效率很高但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等 堆区heap一般由程序员分配释放 若程序员不释放程序结束时可能由OS回收 分配方式类似于链表 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 代码段存放函数体类成员函数和全局函数的二进制代码 static关键字修饰局部变量 普通的局部变量是在栈区分配空间的栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁但是被static修饰的变量存放在数据段静态区数据段的特点是在上面创建的变量直到程序结束才销毁所以生命周期变长 柔性数组
在C99 中结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组这就叫做“柔性数组”成员
typedef struct st_type
{int i;int a[0];//柔性数组成员
}type_a;若编译器会报错无法编译也可以写成
typedef struct st_type
{int i;int a[];//柔性数组成员
}type_a;int a[];和int a[0]都成员是不确定的表示为柔性数组 柔性数组的特点
结构中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
struct S
{int n;int arr[0];
};
int main()
{printf(%d\n, sizeof(struct S));return 0;
}打印结果为4
包含柔性数组成员的结构用malloc函数进行内存的动态分配并且分配的内存应该大于结构的大小以适应柔性数组的预期大小
柔性数组的使用
代码1
struct S
{int n;int arr[0];
};
int main()
{struct S* ps (struct S*)malloc(sizeof(struct S) 40);if (ps NULL){perror(malloc);return 1;}ps-n 100;int i 0;for (i 0; i 10; i){ps-arr[i] i 1;}//释放free(ps);ps NULL;return 0;
}柔性数组成员arr相当于获得了40个字节的连续空间
柔性数组的优势
柔性数组也可以用指针来代替 代码2
struct S
{int n;int* arr;
};
int main()
{struct S* ps (struct S*)malloc(sizeof(struct S));if (ps NULL){perror(malloc-ps);return 1;}ps-n 100;ps-arr (int*)malloc(40);if (ps-arr NULL){perror(malloc-arr);return 1;}int i 0;for (i 0; i 10; i){ps-arr[i] i 1;}//释放free(ps-arr);ps-arr NULL;free(ps);ps NULL;return 0;
}代码1 和 代码2 可以完成同样的功能 但是柔性数组的实现有两个好处
方便内存释放 使用柔性数组结构体的内存以及其成员要的内存一次性就可以分配好并返回一个结构体指针做一次free就可以把所有的内存也给释放掉 有利于访问速度 连续的内存有益于提高访问速度也有益于减少内存碎片
