动态内存管理

为什么存在动态内存分配

我们到现在为止掌握的是什么样的内存开辟方式呢

//创建一个变量int val = 20;    //局部变量  在栈空间中开辟4个字节int g_val = 10;  //全局变量  在静态区中开辟4个字节//创建一个数组char arr[10] = {0}; //局部区域 在栈空间中开辟10个字节连续的空间char g_arr[5] = {0};//全局区域 在静态区空间中开辟5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。

c99是支持变长数组的，但现在很多编译器就不支持c99，连vs都不支持，所以就有动态内存的概念

动态内存函数的介绍

malloc申请空间和free释放空间

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。

1.如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。

2.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。

3.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。*

4.如果参数 size 为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。

#include#include#include#includeint main(){	//向内存申请10个整形的空间	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));	if (p == NULL)	{		//把开辟失败的信息打印出来		printf("%s",strerror(errno));	}	else	{		//正常使用空间		int i = 0;		for (i = 0; i < 10; i++)		{			*(p + i) = i;//在找下标为i的元素		}		for (i = 0; i < 10; i++)//再把每个元素打印出来		{			printf("%d ", *(p + i));		}	}	return 0;}

那我们可不可以看开辟失败的呢

我们可以用INT_MAX（他是整形最大），一个超级大的数字

有借有还 free释放内存

free函数用来释放动态开辟的内存。
1.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。
2.如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

注意

malloc和free是成对使用的，谁开辟谁释放

calloc申请内存

在内存中开辟一个数组，把元素都改成零

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

realloc调整动态内存的大小

当然我们可以申请空间，但会不会遇到申请的空间不够了，想要增加一些些，大了想要去掉一些些

realloc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函数会重新找一块新的内存区域，开辟一块满足需求的空间，并且把原来的内存中的数据拷贝回来，释放旧的内存空间，最后返回新开辟的内存空间地址

3.但也有一个大问题，就是开辟INT_MAX，用新的变量ptr来接收realloc返回值

当然realloc也可以直接开辟空间

常见的动态内存错误

1.对NULL指针的解引用操作

#include#includeint main(){	int* p = (int*)malloc(40);//没成功就会有大问题	int i = 0;	for (i = 0; i < 10; i++)	{		*(p + i) = i;	}	free(p);	p = NULL;	return 0;}

所以为了防止没有开辟动态内存成功就需要做个判断

2.对动态开辟空间的越界访问

#include#include#include#includeint main(){	int* p = (int*)malloc(5*sizeof(int));	if (p == NULL)//这里我的确判断有没有开辟成功了	{		printf("%s", strerror(errno));	}	else	{		int i = 0;		for (i = 0; i < 10; i++)//但是我这里访问10个整型的空间		{			*(p + i) = i;		}	}		free(p);	p = NULL;	return 0;}

3.对非动态开辟内存使用free释放

int main(){	int a = 0;	int* p = &a;	*p = 20;	free(p);	p = NULL;	return 0;}

4.使用free释放一块动态内存开辟的一部分

#include#include#include#includeint main(){	int* p = (int*)malloc(40);	if (p == NULL)	{		return 0;//如果是空指针就直接返回，不干了	}	int i = 0;	for (i = 0; i < 10; i++)	{		*p++ = i;//这个++就是bug的地方	}	//回收空间	free(p);	p = NULL;	return 0;}

只要p不是指向申请的空间的首地址，其他地方都是错的

5.对同一块动态内存多次释放

#include#include#include#includeint main(){	int* p = (int*)malloc(40);	if (p == NULL)	{		return 0;	}	//使用	//释放	free(p);	//...	free(p);	return 0;}

6.动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)

#include#include#include#includeint main(){	while (1)	{		malloc(100);	}	return 0;}

几个面试题

题目1

void GetMemory(char* p){	p = (char*)malloc(100);}void Test(void){	char* str = NULL;	GetMemory(str);	strcpy(str,"hello world");	printf(str);//这个写法和printf("%s",str);是一样的}int main(){	Test();	return 0;}

问运行Test函数会有什么样的结果

修改正确

#include#include#include#includevoid GetMemory(char* *p){	*p = (char*)malloc(100);}void Test(void){	char* str = NULL;	GetMemory(&str);	strcpy(str,"hello world");		printf(str);//这个写法和printf("%s",str);是一样的	free(str);//用完就释放	str = NULL;}int main(){	Test();	return 0;}

题目2

char* GetMemory(void){	char p[] = "hello world";	return p;}void Test(void){	char* str = NULL;	str = GetMemory();	printf(str);}int main(){	Test();	return 0;}

请问运行Test 函数会有什么样的结果

输出随机值

修改正确

既然是p被销毁了，那我们让他不销毁就可以了延长它的生命周期用static

char* GetMemory(void){	static char p[] = "hello world";	return p;}void Test(void){	char* str = NULL;	str = GetMemory();	printf(str);}int main(){	Test();	return 0;}

题目3

void GetMemory(char **p, int num){*p = (char *)malloc(num);}void Test(void){char *str = NULL;GetMemory(&str, 100);strcpy(str, "hello");printf(str);}

这题基本和第一题一样，不过这题就只有内存泄漏的错误

修改正确

#include#includevoid GetMemory(char** p, int num){	*p = (char*)malloc(num);}void Test(void){	char* str = NULL;	GetMemory(&str, 100);	strcpy(str, "hello");	printf(str);	free(str);//用完就释放，防止内存泄漏	str = NULL;}int main(){	Test();	return 0;}

题目4

void Test(void){	char* str = (char*)malloc(100);	strcpy(str, "hello");	free(str);	if (str != NULL)	{		strcpy(str, "world");		printf(str);	}}

问题非常大的打印出结果

修改正确

#include#include#includevoid Test(void){	char* str = (char*)malloc(100);	strcpy(str, "hello");	free(str);//这里考查的是free释放后并没有使str为NULL，所以下面if判断就没有作用，如果使他有作用就让str为NULL	str = NULL;	if (str != NULL)	{		strcpy(str, "world");		printf(str);	}}int main(){	Test();	return 0;}

这道题真正目的就是让你什么都不打印

C/C++程序的内存开辟

C/C++程序内存分配的几个区域：

1. 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。
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（类成员函数和全局函数）的二进制代码。