【动态内存管理】

文章目录

前言

本章重点
为什么存在动态内存分配？

动态内存函数的介绍

malloc
free
calloc
realloc

常见的动态内存错误

几个经典的笔试题
柔性数组

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、为什么存在动态内存管理？

1、为什么存在动态内存管理

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

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，那数組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

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西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的行为是标准是末定义的，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):

代码如下；

3、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西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都吉明在 st.d1ib.h 头文件中：举个例子：

4、calloc

C语言还提供了一个函数叫 ca11oc ，cal1oc 西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，并旦把空间的每个字节初始化为0。

与函数sma11oc 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：

#include stdio.h>
#include <stdlib.h>

代码如下；

int main
{
int *p = calloc(10, sizeof(int));
iF(NULL != p)
{
//使用空间
}
free§:
p = NULL;
return 0:
}

所以如何我们对申请的内存空问的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务.

5、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 rea11oc 西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) ;

代码如下；

6、rea11oc使用的注意事项

1． 如果p指向的空间之后有足够的内存空间可以追加，则直接追加，后返回p。

2.如果p指向的空间之后没有足够的内存空间可以追加，则realloc函数会重新找一个新的内存区域开辟一块满足需求的空间，并且把原来内存中的数据拷贝回来，释放1日的内存空间最后返回新开辟的内存空间地址。

3． 得用一个新的变量来接受rea11oc函数的返回值。

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问时 ，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。这样西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。

7、常见的动态内存错误

对NULL指针的解引用操作

void test( )
{
int ip = Cint *mal1oc(INT_ MAx/4)；
*p=20;//如果p的值是NULL，就会有问题
free§ ;
}

对动态开辟空间的越界访问

void test( )
{
int i = 0;
int *p = (int )malloc(10sizeof (int)) :
if(NULL == p)
{
exit(EXIT_FAILURE) ;
}
for (i=0; i<=10; i++)
{
*(p+i）=i;1/当i是10的时候越界访问
}
free §:
}

对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free§😕/ok?
}

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不再指向动态内存的起始位置
}

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):
}

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 。

8、C/C++程序内存分配的几个区域：

1.栈区 （stack ）：在执行西数时，西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。栈区主要存放运行西数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。

2.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。

3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。

4.代码段：存放函数体（类成员函数和全局西数）的二进制代码。

我们就可以更好的理解在《C语言初识》 中讲的static关键字修饰局部变量的例子了。

实际上音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毀。

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，直到程序结束才销毀所以生命周期变长。

9、柔性数组

也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的。C99 中，结构中的最后一 个元素允许是末知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。

10、柔性数组的特点：

结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。

sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存.

包含柔性数组成员的结构用malloc 0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。

总结

这里对文章进行总结：
以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了动态内存管理的使用，而动态内存管理提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的方法。