動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

為什么存在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

我們到現(xiàn)在為止掌握的是什么樣的內(nèi)存開(kāi)辟方式呢

//創(chuàng)建一個(gè)變量int val = 20;    //局部變量  在?？臻g中開(kāi)辟4個(gè)字節(jié)int g_val = 10;  //全局變量  在靜態(tài)區(qū)中開(kāi)辟4個(gè)字節(jié)//創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組char arr[10] = {0}; //局部區(qū)域 在?？臻g中開(kāi)辟10個(gè)字節(jié)連續(xù)的空間char g_arr[5] = {0};//全局區(qū)域 在靜態(tài)區(qū)空間中開(kāi)辟5個(gè)字節(jié)的連續(xù)空間

但是上述的開(kāi)辟空間的方式有兩個(gè)特點(diǎn)：

1. 空間開(kāi)辟大小是固定的。
2. 數(shù)組在申明的時(shí)候，必須指定數(shù)組的長(zhǎng)度，它所需要的內(nèi)存在編譯時(shí)分配。
   但是對(duì)于空間的需求，不僅僅是上述的情況。有時(shí)候我們需要的空間大小在程序運(yùn)行的時(shí)候才能知道，那數(shù)組的編譯時(shí)開(kāi)辟空間的方式就不能滿足了。 這時(shí)候就只能試試動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟了。

c99是支持變長(zhǎng)數(shù)組的，但現(xiàn)在很多編譯器就不支持c99，連vs都不支持，所以就有動(dòng)態(tài)內(nèi)存的概念

動(dòng)態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹

malloc申請(qǐng)空間和free釋放空間

c語(yǔ)言提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟的函數(shù)

void* malloc(size_t size);

這個(gè)函數(shù)向內(nèi)存申請(qǐng)一塊連續(xù)可用的空間，并返回指向這塊空間的指針。

1.如果開(kāi)辟成功，則返回一個(gè)指向開(kāi)辟好空間的指針。

2.如果開(kāi)辟失敗，則返回一個(gè)NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。

3.返回值的類型是 void ，所以malloc函數(shù)并不知道開(kāi)辟空間的類型，具體在使用的時(shí)候使用者自己來(lái)決定。*

4.如果參數(shù) size 為0，malloc的行為是標(biāo)準(zhǔn)未定義的，取決于編譯器。

#include#include#include#includeint main(){	//向內(nèi)存申請(qǐng)10個(gè)整形的空間	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));	if (p == NULL)	{		//把開(kāi)辟失敗的信息打印出來(lái)		printf("%s",strerror(errno));	}	else	{		//正常使用空間		int i = 0;		for (i = 0; i < 10; i++)		{			*(p + i) = i;//在找下標(biāo)為i的元素		}		for (i = 0; i < 10; i++)//再把每個(gè)元素打印出來(lái)		{			printf("%d ", *(p + i));		}	}	return 0;}

那我們可不可以看開(kāi)辟失敗的呢

我們可以用INT_MAX（他是整形最大），一個(gè)超級(jí)大的數(shù)字

有借有還 free釋放內(nèi)存

free函數(shù)用來(lái)釋放動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存。
1.如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的。
2.如果參數(shù) ptr 是NULL指針，則函數(shù)什么事都不做。

注意

malloc和free是成對(duì)使用的，誰(shuí)開(kāi)辟誰(shuí)釋放

calloc申請(qǐng)內(nèi)存

在內(nèi)存中開(kāi)辟一個(gè)數(shù)組，把元素都改成零

函數(shù)的功能是為 num 個(gè)大小為 size 的元素開(kāi)辟一塊空間，并且把空間的每個(gè)字節(jié)初始化為0。

與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會(huì)在返回地址之前把申請(qǐng)的空間的每個(gè)字節(jié)初始化為全0

realloc調(diào)整動(dòng)態(tài)內(nèi)存的大小

當(dāng)然我們可以申請(qǐng)空間，但會(huì)不會(huì)遇到申請(qǐng)的空間不夠了，想要增加一些些，大了想要去掉一些些

realloc使用的注意事項(xiàng)

1.如果p指向的空間之后有足夠的內(nèi)存空間可以追加，則直接追加，后返回p

2.如果p指向的空間之后沒(méi)有足夠的內(nèi)存空間可以追加，則realloc函數(shù)會(huì)重新找一塊新的內(nèi)存區(qū)域，開(kāi)辟一塊滿足需求的空間，并且把原來(lái)的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)拷貝回來(lái)，釋放舊的內(nèi)存空間，最后返回新開(kāi)辟的內(nèi)存空間地址

3.但也有一個(gè)大問(wèn)題，就是開(kāi)辟I(mǎi)NT_MAX，用新的變量ptr來(lái)接收realloc返回值

當(dāng)然realloc也可以直接開(kāi)辟空間

常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

1.對(duì)NULL指針的解引用操作

#include#includeint main(){	int* p = (int*)malloc(40);//沒(méi)成功就會(huì)有大問(wèn)題	int i = 0;	for (i = 0; i < 10; i++)	{		*(p + i) = i;	}	free(p);	p = NULL;	return 0;}

所以為了防止沒(méi)有開(kāi)辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存成功就需要做個(gè)判斷

2.對(duì)動(dòng)態(tài)開(kāi)辟空間的越界訪問(wèn)

#include#include#include#includeint main(){	int* p = (int*)malloc(5*sizeof(int));	if (p == NULL)//這里我的確判斷有沒(méi)有開(kāi)辟成功了	{		printf("%s", strerror(errno));	}	else	{		int i = 0;		for (i = 0; i < 10; i++)//但是我這里訪問(wèn)10個(gè)整型的空間		{			*(p + i) = i;		}	}		free(p);	p = NULL;	return 0;}

3.對(duì)非動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存使用free釋放

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

4.使用free釋放一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟的一部分

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

只要p不是指向申請(qǐng)的空間的首地址，其他地方都是錯(cuò)的

5.對(duì)同一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存多次釋放

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

6.動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存忘記釋放(內(nèi)存泄漏)

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

幾個(gè)面試題

題目1

void GetMemory(char* p){	p = (char*)malloc(100);}void Test(void){	char* str = NULL;	GetMemory(str);	strcpy(str,"hello world");	printf(str);//這個(gè)寫(xiě)法和printf("%s",str);是一樣的}int main(){	Test();	return 0;}

問(wèn)運(yùn)行Test函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果

修改正確

#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);//這個(gè)寫(xiě)法和printf("%s",str);是一樣的	free(str);//用完就釋放	str = NULL;}int main(){	Test();	return 0;}

題目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;}

請(qǐng)問(wèn)運(yùn)行Test 函數(shù)會(huì)有什么樣的結(jié)果

輸出隨機(jī)值

修改正確

既然是p被銷毀了，那我們讓他不銷毀就可以了延長(zhǎng)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;}

題目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);}

這題基本和第一題一樣，不過(guò)這題就只有內(nèi)存泄漏的錯(cuò)誤

修改正確

#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);//用完就釋放，防止內(nèi)存泄漏	str = NULL;}int main(){	Test();	return 0;}

題目4

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

問(wèn)題非常大的打印出結(jié)果

修改正確

#include#include#includevoid Test(void){	char* str = (char*)malloc(100);	strcpy(str, "hello");	free(str);//這里考查的是free釋放后并沒(méi)有使str為NULL，所以下面if判斷就沒(méi)有作用，如果使他有作用就讓str為NULL	str = NULL;	if (str != NULL)	{		strcpy(str, "world");		printf(str);	}}int main(){	Test();	return 0;}

這道題真正目的就是讓你什么都不打印

C/C++程序的內(nèi)存開(kāi)辟

C/C++程序內(nèi)存分配的幾個(gè)區(qū)域：

1. 棧區(qū)（stack）：在執(zhí)行函數(shù)時(shí)，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。 棧區(qū)主要存放運(yùn)行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回?cái)?shù)據(jù)、返回地址等。
2. 堆區(qū)（heap）：一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 。分配方式類似于鏈表。
3. 數(shù)據(jù)段（靜態(tài)區(qū)）（static）存放全局變量、靜態(tài)數(shù)據(jù)。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。
4. 代碼段：存放函數(shù)體（類成員函數(shù)和全局函數(shù)）的二進(jìn)制代碼。