詳解C語(yǔ)言中動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理及柔性數(shù)組的使用
一、malloc
這個(gè)函數(shù)向堆區(qū)申請(qǐng)一塊連續(xù)的空間,并返回這塊內(nèi)存的地址。
int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 1; } free(p); p = NULL; return 0; }
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。
如果參數(shù) size為0,malloc的行為是標(biāo)準(zhǔn)是未定義的,取決于編譯器。
二、free
free函數(shù)用來(lái)釋放動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存。free的指針必須是指向動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的起始地址。
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。
如果參數(shù) ptr 是NULL指針,則函數(shù)什么事都不做。
三、calloc
num:要?jiǎng)討B(tài)開(kāi)辟的元素個(gè)數(shù)
size:每個(gè)元素的大小
calloc=malloc+memset
calloc和malloc的區(qū)別就在于calloc會(huì)將動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟的空間全部初始化為0
四、realloc
ptr:需要擴(kuò)容的原始地址
size:擴(kuò)容后的總大小
1、realloc在擴(kuò)容時(shí)的情況
1、擴(kuò)容時(shí)后方空間足夠,將在后方繼續(xù)擴(kuò)容,返回原始地址
2、擴(kuò)容時(shí)后方空間已被使用,將在新的一塊區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)容,并將原始數(shù)據(jù)拷貝至新的區(qū)域,free原始地址指向的內(nèi)存,并返回內(nèi)存塊的地址。
3、空間不足,無(wú)法擴(kuò)容,返回空指針
2、realloc也能實(shí)現(xiàn)malloc功能
int main() { int* p = (int*)realloc(NULL, 40); return 0; }
realloc在當(dāng)malloc使用時(shí),第一個(gè)參數(shù)傳空指針即可。
五、使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存的常見(jiàn)錯(cuò)誤
1、free空指針
void text() { int* p = (int*)realloc(NULL, 40); if (p == NULL)//判斷p是否為空指針 { return; } *p = 20; }
如果開(kāi)辟空間后,沒(méi)有判斷指針p是否是空指針,如果動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟失敗,那么*p將會(huì)解引用空指針。
2、對(duì)動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的空間越界訪問(wèn)
void text() { int* p = (int*)realloc(NULL, 40); int* m = p; if (p == NULL) { return; } for (int i = 0; i <= 10; i++) { p[i] = i;//越界 p++; } }
3、對(duì)非動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)容free
void text() { int arr[] = {1,2,3}; int* p = arr; free(p);//不能對(duì)非動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的空間進(jìn)行free }
4、只free動(dòng)態(tài)開(kāi)辟空間的一部分
void text() { int* p = (int*)malloc(40); p++; free(p);//p不再指向動(dòng)態(tài)開(kāi)辟空間的起始位置 }
實(shí)際寫(xiě)代碼的時(shí)候還是得多注意這種情況,指針p在使用的過(guò)程中已經(jīng)不再是初始位置,free(p)會(huì)崩潰。
5、對(duì)同一塊內(nèi)存多次free
void text() { int* p = (int*)realloc(NULL, 40); free(p); //p = NULL; free(p); }
free(p)后及時(shí)將p置為空指針,哪怕p被多次free也沒(méi)問(wèn)題。
6、動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間忘記釋放(內(nèi)存泄漏)
void text() { int* p = (int*)realloc(NULL, 40); int a = 0; scanf("%d", &a); if (a == 5) return; free(p); p = NULL; }
當(dāng)函數(shù)提前終止,沒(méi)有機(jī)會(huì)走到free,可能會(huì)造成內(nèi)存泄漏
另一種可能是調(diào)用了動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存的函數(shù),使用者未在外部進(jìn)行free
六、柔性數(shù)組
1、柔性數(shù)組的概念
C99中,結(jié)構(gòu)體中最后一個(gè)成員變量可以是未知大小的數(shù)組
struct S { int a; int arr[0];//這里的arr[0]代表未知大小的數(shù)組 }; //或者如下寫(xiě)法: struct S { int a; int arr[]; };
2、柔性數(shù)組的特點(diǎn)
結(jié)構(gòu)體中的柔性數(shù)組成員前面必須至少一個(gè)其他成員。
sizeof 返回的這種結(jié)構(gòu)大小不包括柔性數(shù)組的內(nèi)存。
包含柔性數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc ()函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配,并且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大小,以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小。
3、柔性數(shù)組的使用場(chǎng)景
場(chǎng)景:將結(jié)構(gòu)體中所有的成員變量全部在堆區(qū)開(kāi)辟
使用柔性數(shù)組:
struct S { int a; int arr[0]; }; int main() { struct S s; struct S* ps = &s; ps = (struct S*)realloc(NULL,sizeof(s) + 40);//首次開(kāi)辟空間,傳NULL if (ps == NULL) { exit(-1); } free(ps); ps = NULL; return 0; }
注意此處的realloc第一個(gè)參數(shù)傳入的是NULL而不是&s,傳入&s會(huì)崩潰,是因?yàn)檫@是第一次動(dòng)態(tài)內(nèi)存開(kāi)辟,此處傳入NULL相當(dāng)于使用malloc
完成開(kāi)辟后s在內(nèi)存中的存儲(chǔ)如下圖:
使用常規(guī)結(jié)構(gòu)體:
struct S { int a; int* parr; }; int main() { struct S* p = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));//對(duì)結(jié)構(gòu)體動(dòng)態(tài)開(kāi)辟空間 if (p == NULL) { exit(-1); } int* tmp= (int*)malloc(sizeof(int) * 2);//在堆區(qū)動(dòng)態(tài)開(kāi)辟一塊空間 if (tmp == NULL) { exit(-1); } p->parr = tmp; free(p->parr);//釋放時(shí),需要先釋放p->parr指向的空間 p->parr = NULL; free(p);//再將結(jié)構(gòu)體指針p指向的空間釋放 p = NULL; return 0; }
完成開(kāi)辟后s在內(nèi)存中的存儲(chǔ)如下圖:
4、柔性數(shù)組的優(yōu)點(diǎn)
1、在上述條件下,使用柔性數(shù)組方便動(dòng)態(tài)內(nèi)存釋放。如果我們的代碼是在一個(gè)給別人用的函數(shù)中,你在里面做了二次內(nèi)存分配,并把整個(gè)結(jié)構(gòu)體返回給用戶。用戶調(diào)用free可以釋放結(jié)構(gòu)體,但是用戶并不知道這個(gè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)的成員也需要free,可能會(huì)造成內(nèi)存泄漏。所以,如果我們把結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存以及其成員要的內(nèi)存一次性分配好了,并返回給用戶一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針,用戶做一次free就可以把所有的內(nèi)存給釋放掉。
2、連續(xù)的內(nèi)存有益于提高訪問(wèn)速度,也有益于減少內(nèi)存碎片。
以上就是詳解C語(yǔ)言中動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理及柔性數(shù)組的使用的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C語(yǔ)言 動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理 柔性數(shù)組的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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