5600字带你深入了解动态内存管理

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一、为什么会存在动态内存？

int data=20;//在栈空间上开辟4个字节空间char ch[5]={0};//在栈开辟5个字节连续空间

🌞🌞🌞上面展示的即为我们正常开辟固定的内存空间，它有两个方面的特点
1.内存空间所占大小是固定的，不能改变的。
2.创建数组时，必须指明长度大小，在编译时内存进行分配。

很显然静态分配内存分配在一些场景，就暴露出它的弊端。如果在开发之前，我们不知道空间的需求，我们有时只有在程序运行的时候才能知道自己所需要空间大小，这时候我们只能使用动态分配内存了。

二、动态内存函数

1.malloc和free

🚩🚩🚩malloc函数的参数只有一个size_t size，向内存申请一块连续可用的空间，有几点需要注意
1.如果开辟成功的话，返回指向开辟好空间的指针
2.如果开辟失败的话，则返回NULL，因此每次开辟空间之后，都要进行检查
3.malloc函数未定义返回类型，一切由使用者自己使用
4.需引用stdlib.h头文件

⚠️⚠️⚠️free函数是和malloc配套使用的,每次在堆开辟动态空间后，程序结束之前，必须进行空间释放，不然会出现动态空间泄露，在使用free时，仍需要注意几点
1.如果指针指向的空间不是动态开辟的，不能用free进行释放
2.如果指针指向的是null指针，则free函数什么事都不做
3.free不能多次使用
4.需引用stdlib.h头文件

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>intmain(){int* src =NULL;
    src =(int*)malloc(40);//开辟40字节动态内存if(src ==NULL){printf("%s",strerror(errno));return1;}free(src);//进行动态内存释放
    src =NULL;return0;}

相信有人会问，不是已经对动态内存进行释放，为什么还要令指针等于NULL，我们调试一把。

⚠️⚠️⚠️这里我们可以发现，虽然动态内存进行free释放，但指针仍然指向被释放的动态内存的地址，如果不置空，就会造成野指针，非法访问的问题。

2.calloc

🚩🚩🚩calloc和malloc最大的区别就是，malloc只负责对内存进行动态开辟,但calloc不仅开辟，还进行初始化。

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>intmain(){int* src =(int*)calloc(10,sizeof(int));if(src ==NULL){printf("%s",strerror(errno));return1;}free(src);//进行动态内存释放
    src =NULL;return0;}

我们调试一把可以发现，calloc在开辟空间时同时进行了初始化。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

🚩🚩🚩当我们一次开辟动态内存不够大的时候，realloc让动态内存更加的灵活。realloc几个参数：
1.第一个参数为要调整内存的地址
2.调整后大小
3.调整后内存的起始位置
为什么还要返回调整后内存的地址，不是直接就开辟好了吗？其实reallloc函数在开辟时有以下两种情况：
1.原来的内存之后空间是足够的，则直接开辟
2.原来的内存之后空间不够用。
我们画图刨析一下

情况1：直接追加空间，原来数据不变
情况2：没有足够的空间，在堆上找一个大小合适的连续空间。所以函数返回的是一个新的内存地址。

代码如下（示例）

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>intmain(){int* src =NULL;
    src =(int*)malloc(40);//开辟40字节动态内存if(src ==NULL){printf("%s",strerror(errno));return1;}
    src =realloc(src,80);if(src ==NULL){printf("%s",strerror(errno));return1;}free(src);//进行动态内存释放
    src =NULL;return0;}

三、动态内存函数常见错误

1.动态内存越界访问

voidtest1(){int* src =(int*)malloc(20);if(NULL== src){return1;}int i =0;for(i =0; i <6; i++){(*src+i)=i
    }free(src);
    src =NULL;}

⚠️⚠️⚠️在这里我们malloc只开辟了20个字节，但(*src+5)造成了越界访问

2.对NULL指针进行解引用操作

voidtest2(){int* src =(int*)malloc(INT_MAX);//此处INT_MAX为int的最大值*src =10;//如果src是NULL时，无法解引用free(src);return0;}

⚠️⚠️⚠️这里未对开辟的动态内存空间进行是否为空的判断，当为空时，解引用就会出现错误。

3.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

voidtest3(){int* src =(int*)malloc(40);int i=0;for(i=0;i<6;i++){*(src+i)=i;
    src++;}free(src);//此时src不指向起始位置}

⚠️⚠️⚠️因为指针指向的地址发生变化，不在指向起始未知，进行free释放是非常危险的。

4.对静态内存进行free释放

voidtest4(){int a =20;int* src =&a;free(src);}

5.对同一内存空间多次释放

voidtest5(){int* src =(int*)malloc(40);free(src);free(src);//多次释放}

⚠️⚠️⚠️第一个free已经将堆空间的动态内存进行释放，此时src已经是一个野指针，在进行释放是十分危险的。

6.动态开辟空间忘记释放

voidtest6(){int* src =(int*)malloc(40);if(src !=NULL){}while(1);}

⚠️⚠️⚠️在开辟动态内存之后，一直进行while循环，为进行free释放，会造成内存泄漏。

四、经典笔试题

1.笔试1：

voidtest(char* src){
    src =(char*)malloc(30);}intmain(){char* src =NULL;test(src);strcpy(src,"wo yao jin da chang");printf(src);free(src);}

这里会输出wo yao jin da chang 吗？

⚠️⚠️⚠️这里很明显，src仍然是NULL,所以无法输出wo yao jin da chang

2.笔试2：

char*test(){char arr[]="wo yao jin da chang";return arr;}intmain(){char* src =NULL;
    src =tset();printf(src);return0;}

这里会输出wo yao jin da chang 吗？

⚠️⚠️⚠️这里test函数确实把字符串地址传给了src，但是字符串是局部变量，当函数执行完之后，就销毁了，所以src输出的内容是随机的。

3.笔试3：

voidtest(){char* src =(char*)malloc(50);if(src !=NULL){strcpy(src,"wo yao jin da chang");}free(src);if(src !=NULL){strcpy(src,"taijuanlebujinle");printf(src);}}

这里会输出taijuanlebujinle 吗？

⚠️⚠️⚠️这里对动态内存释放后，继续进行赋值，对野指针进行了访问是错误的。

总结

🚩🚩🚩看到这里大家对动态内存管理已经有了一定的认识，应该特别注意这几点，在进行动态内存开辟之后进行判断是否为空，使用完后进行free释放，并且置空，防止动态内存泄露，只要记住这几点基本就可以很好的使用动态内存了。