C语言：动态内存管理

代码见：登录 - Gitee.com

1.为什么要有动态内存分配

本章节前常见的内存开辟方式：

上述开辟空间的方式有两个特点：

1.空间开辟的大小是固定的。

2.数组在申明时，必须指定数组的长度，数组空间一旦确定大小，就不能调整。

但当我需要的空间大小在程序运行时才能知道，那就需要引入动态内存开辟，让程序员自己申请和释放空间。

动态内存开辟图解：

2.malloc和free

2.1malloc

c语言提供了一个动态内存开辟的函数：头文件#include<stdlib.h>

功能：向内存的堆区申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的起始地址。

1.如果开辟成功，则返回这块空间的起始地址。

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函数开辟空间的类型由使用者自己决定。

4.如果size为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

2.2free

c语言提供了一个动态内存的释放和回收的函数：头文件#include<stdlib.h>

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，那函数什么是都不会做。

2.3malloc和free举例

3.calloc和realloc

3.1calloc

c语言提供此函数，也可用来动态内存分配。

1.函数的功能是为num个大小为size的元素开辟的一块空间，并把空间的每个字节初始化为0。

2.与函数malloc的区别在于：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。

 

3.2realloc

1.realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

2.为了更合理的使用内存，用realloc函数可以做到对动态开辟内存大小的调整。

解释函数原型：

1.ptr是要调整的内存地址

2.size调整之后新大小，单位是字节

3.返回值为调整之后的内存起始位置

4.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空间。

5.realloc在调整内存空间时存在两种情况：

情况一：原有空间之后有足够大的空间。

情况二：原有空间之后没有足够大的空间，此时，会在堆空间上重新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。

4.常见的动态内存的错误

4.1对NULL指针的解引用操作

没有对malloc，calloc，realloc函数的返回值做判断。

4.2对动态开辟空间的越界访问

4.3对非动态开辟内存使用free释放

4.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分

4.5对同一块动态内存多次释放

4.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

切记：动态开辟的内存一定要释放，并且正确释放。

5.动态内存经典笔试题分析

5.1题目一

程序崩溃原因：
1.str传递给GetMemory函数的时候，采用的值传递形参变量p其实是str的一份拷贝，当我们把malloc申请的空间的起始地址存放在p中时不会修改str，str依然为NULL，所以当GetMemory函数返回后，再去调用strcpy函数需要将"helloworld"拷贝到str指向的空间时，程序崩溃。
2.因为malloc申请的空间没有free释放，存在内存泄露

修改错误后：

 

5.2题目二

5.3题目三

5.4题目四

6.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，这就是柔性数组成员。

6.1柔性数组的特点

1.结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。

2.sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

3.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。

6.2柔性数组的使用

第一段使用柔性数组的代码更好，因为malloc以及free次数更少，有益于减少内存碎片。

7.总结C/C++中程序内存区域划分

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。《函数栈帧的创建和销毁》
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（操作系统)
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。

本章完。