動態(tài)內(nèi)存分配/管理-創(chuàng)新互聯(lián)

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1、為什么要有動態(tài)內(nèi)存分配

2、動態(tài)內(nèi)存函數(shù)介紹

1、malloc

2、free

3、calloc

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4、realloc

3、動態(tài)內(nèi)存常見的錯誤

4、動態(tài)內(nèi)存開辟相關好題

5、c/c++程序內(nèi)存開辟示意圖

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int a,? int arr[10]? 是固定地向內(nèi)存申請連續(xù)的一塊空間，但不能變長或變短隨時調(diào)整。

在我們之前寫的靜態(tài)版通訊錄中，我們創(chuàng)建了一個peopleinfo類型的數(shù)組date[100]用來存放100個人的個人信息，但是當我們的人員信息較小時，100個結構體顯得有些浪費，而當我們所需存放的信息超過100時又不夠用，隨之我們就得修改這個數(shù)字，但是學了動態(tài)內(nèi)存管理之后，我們可以動態(tài)地分配內(nèi)存空間變大或變小，從而有效利用空間。

1、為什么要有動態(tài)內(nèi)存分配

int val = 20;//在?？臻g上開辟四個字節(jié)
char arr[10] = {0};//在棧空間上開辟10個字節(jié)的連續(xù)空間
但是上述的開辟空間的方式有兩個特點：
1. 空間開辟大小是固定的。
2. 數(shù)組在申明的時候，必須指定數(shù)組的長度，它所需要的內(nèi)存在編譯時分配。
但是對于空間的需求，不僅僅是上述的情況。有時候我們需要的空間大小在程序運行的時候才能知道，
那數(shù)組的編譯時開辟空間的方式就不能滿足了。
這時候就只能使用動態(tài)內(nèi)存開辟了。

2、動態(tài)內(nèi)存函數(shù)介紹 1、malloc

#include

這個函數(shù)向內(nèi)存申請一塊連續(xù)可用的空間，并返回指向這塊空間的指針。
如果開辟成功，則返回一個指向開辟好空間的指針。
如果開辟失敗，則返回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。
返回值的類型是 void* ，所以malloc函數(shù)并不知道開辟空間的類型，具體在使用的時候使用者自己
來決定。
如果參數(shù) size 為0，malloc的行為是標準是未定義的，取決于編譯器。

先在堆區(qū)上動態(tài)申請一定空間，使用后應該還給操作系統(tǒng)，如果不主動還，程序結束后會自動還，但是如果程序一直不結束，就一直“占著不用”，就會造成空間的浪費。

2、free

用來釋放、歸還申請的內(nèi)存

int main()
{
	//申請40個字節(jié)，用來存放10個整型
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//存放  1--10
	int i = 0;
	for (i = 0; i< 10; i++)
	{
		*(p + i) = i + 1;
	}
	for (i = 0; i< 10; i++)
	{
		printf("%d ", *(p+i));
	}
	//free釋放申請的內(nèi)存
	free(p);

	return 0;
}

用malloc申請后，內(nèi)存中為隨機值，使用時可給它們賦值，當free后，又變?yōu)殡S機值。

仔細觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然這塊空間的值發(fā)生了變化，但是指針p指向的地址free前后沒有變化。因此，當我們free還給操作系統(tǒng)后，p仍指向這塊空間。此時*p就會導致非法訪問，因此我們需要將p制為NULL，避免非法訪問。

free(p);
	p = NULL;

總結：malloc申請空間后不會初始化，使用前要判斷是否成功申請（是否返回NULL），使用后要free還給操作系統(tǒng)，然后將用于接收這塊內(nèi)存空間的指針p置為NULL。

申請失敗時返回NULL，并打印錯誤原因（沒有足夠空間）。

void? free（void * ptr）

free函數(shù)用來釋放動態(tài)開辟的內(nèi)存。
如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動態(tài)開辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的。
如果參數(shù) ptr 是NULL指針，則函數(shù)什么事都不做。

3、calloc

由上圖我們可以知道，malloc不會初始化，calloc會將每個元素先初始化為0，可以按需用。由于calloc需要初始化，效率比malloc稍低，此外沒有其它區(qū)別，都需要進行相關步驟。

4、realloc

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
	if (NULL == p)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i< 5; i++)
	{
		p[i] = 1;
	}//空間不夠，增加5個整型的空間
	//此時不能用p接收
	int* ptr = (int*)realloc(p, 10 * sizeof(int));
	//先用ptr接收，再賦給p，防止返回NULL，p找不到原來的數(shù)據(jù)
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
        ptr = NULL;//釋放但不置空，需手動置空
	}
	//繼續(xù)使用
	for (i = 0; i< 10; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}//realloc會把舊的空間釋放，不用自己釋放
	free(p);
	p = NULL;
}

3、動態(tài)內(nèi)存常見的錯誤

1、對NULL解引用（未判斷是否為空）

2、非法訪問內(nèi)存，越界訪問（解引用野指針）

3、對非動態(tài)開辟內(nèi)存的空間用free釋放

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

對棧區(qū)的空間進行釋放（x）

4、使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向動態(tài)內(nèi)存的起始位置
p=NULL；
}

5、對同一塊內(nèi)存多次釋放

void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
free(p);
free(p);//重復釋放
}

free一個NULL空指針時，什么事都不會發(fā)生。

malloc等函數(shù)是申請一塊空間，獲得使用它的權限，free釋放后，將權限還給操作系統(tǒng)，如果再訪問或是釋放，就是非法訪問。
6、動態(tài)開辟的內(nèi)存忘記釋放（內(nèi)存泄漏）

malloc和free要成對出現(xiàn)，防止出現(xiàn)內(nèi)存泄漏

int* test()
//函數(shù)內(nèi)部進行了malloc操作，返回了malloc開辟的空間的起始地址
//誰接收了  要記得釋放和置空
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL == p)
	{
		return 1;
	}
	return p;
}
int main()
{
	int* ptr = test();
	free(ptr);
	ptr = NULL;
}

4、動態(tài)內(nèi)存開辟相關好題

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

這里GetMemory函數(shù)是值傳遞，且沒有返回值，對str無影響。因此str還是指向NULL，即0地址處，然后調(diào)用strcpy需訪問0地址處內(nèi)容，導致非法訪問。

同時，上面用malloc申請了一塊空間，但是函數(shù)內(nèi)沒有釋放，函數(shù)銷毀后，p也銷毀，這塊空間就會內(nèi)存泄漏。記得malloc要與free搭配使用。

修改后，可傳入&str，用char**p接收，*P=（char*）malloc（100），使p指向開辟的100byte，進而存放拷貝的內(nèi)容，打印后free（str） str=NULL

或者將p（char*）直接返回，用str接收，因為沒有free，所以malloc（100）仍然存在，進而可以strcpy，如果此時不是malloc申請，而是利用數(shù)組，函數(shù)銷毀后，數(shù)組的空間也會釋放，如果再進行打印就不行了。（如下圖）這類問題簡稱為 返回棧空間地址的問題

可以在p前面加上static使其變?yōu)殪o態(tài)區(qū)變量，函數(shù)銷毀后它不會銷毀，或者去掉[]，p變?yōu)閏har*類型，即從數(shù)組變?yōu)槌Ａ孔址?，常量字符串也是在靜態(tài)區(qū)，也就是把在棧區(qū)存儲的數(shù)據(jù)放入靜態(tài)區(qū)中存儲，從而避免了返回?？臻g地址的問題。

printf（str）括號內(nèi)直接加str是可以的，str是一個地址，例如printf（“hehe”），括號內(nèi)有引號+字符串，也就是首字符的地址，相當于括號內(nèi)直接加一個地址，最終結果都是打印字符串。

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

這段代碼的整體思路沒有問題，但是會導致內(nèi)存泄漏，? malloc等函數(shù)需要與free共同使用

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

free（str）后已經(jīng)沒有權限訪問了，但后面又調(diào)用strcpy訪問空間，導致非法訪問

開辟--釋放--置空

習題來自《高質(zhì)量C/C++編程》

5、c/c++程序內(nèi)存開辟示意圖

1. 棧區(qū)（stack）：在執(zhí)行函數(shù)時，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結
束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運算內(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)主要存放運行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回數(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，程序結束時可能由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)）的二進制代碼，只讀常量（不能被修改），字符串常量。

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