C語言的動態(tài)內(nèi)存分配及動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)詳解
malloc
void *malloc( size_t size );
Tips:這里的size代表的是字節(jié)的大小
malloc的使用：
//malloc的使用
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* str = 0;
int* p = 0;
str = (int*)malloc(10*sizeof(int));//開辟十個(gè)整型空間
if (NULL == str)
{
printf("%s\n", strerror(errno));//若開辟失敗
//使用報(bào)錯(cuò)函數(shù)strerror（errno） 要引用頭文件<string.h>
}
else
{
p = str;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}free
釋放申請的內(nèi)存空間，例：free(p)
當(dāng)釋放后，雖然p中的值還在，不變，但p就為野指針了。所以建議釋放后將p設(shè)置為空指針。（p=NULL）
calloc
calloc：開辟并且初始化為0的數(shù)組。
void* calloc(size_t num,size_t size)
- num——元素個(gè)數(shù)
- size——元素大小
成功的話返回地址，失敗返回空指針NULL
calloc的使用：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* str = 0;
int* p = 0;
str = (int*)calloc(10,sizeof(int));
if (NULL == str)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
}
else
{
p = str;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}realloc
可開辟空間，也可以調(diào)整空間。
void *realloc( void *memblock, size_t size );
- memblock——要開辟空間的指針類型
- size——要開辟的字節(jié)大小
p=（int）realloc（p，80）*——這樣子寫也是有風(fēng)險(xiǎn)的。
風(fēng)險(xiǎn)：為了避免可能會把增容的后面的已有的內(nèi)存空間給覆蓋掉，所以會在另一塊大小足夠的地方開辟空間，然后把原來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的空間上。并且把原來的內(nèi)存空間給釋放掉。
若realloc調(diào)整空間失敗，則返回NULL。原來的數(shù)據(jù)也沒有了。
realloc的使用改進(jìn)：
int* ptr=(int*)realloc(p,80);
if(NULL!=ptr)
{
p=ptr;//這樣子能夠保證確定了不為空指針后才正式傳給p，相當(dāng)于沒有了會失去原來數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)
}realloc的另一種用法：
int* p=（int*）realloc（NULL，40）；
這種寫法相當(dāng)于malloc
常見的動態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤
對空指針的解引用操作
將malloc函數(shù)開辟一個(gè)賊大的空間，INT_MAX，此時(shí)會有一個(gè)空指針，進(jìn)行判斷，如果為空指針就立馬結(jié)束這個(gè)程序了。不要出問題（ps:這里的INT_MAX的使用要引用頭文件limits.h）
所以要判斷是不是空指針，是的話就中斷，例：
//錯(cuò)誤寫法
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i;
}
return 0;
}
//正確寫法：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(INT_MAX);
if (p == NULL)
{
printf("%s\n", strerror(errno));//這里是將錯(cuò)誤報(bào)出來
return 0;//發(fā)現(xiàn)是空指針，提前結(jié)束
}
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i;
}
return 0;
}
對動態(tài)開辟空間的越界訪問
不可以不申請即使用動態(tài)內(nèi)存空間，會報(bào)錯(cuò)的。
Tips：沒有開辟的空間是不能使用的
對非動態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放
int main()
{
int p=0;
int* a=&p;
free(a);//這個(gè)樣子是錯(cuò)誤的
return 0;
}使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分
開辟動態(tài)空間的時(shí)候，一定要把起始位置給用變量存好，否則到時(shí)會無法釋放內(nèi)存。
//使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分
//正確寫法：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
//正確寫法：
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i;
}
free(p);
p=NULL;
return 0;
}
//錯(cuò)誤寫法：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
//錯(cuò)誤寫法：
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*p = i;
p++;//這里會改變p的原始位置，使得無法指向一開始開辟動態(tài)內(nèi)存空間的位置，最終報(bào)錯(cuò)
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放
一塊空間釋放后不可再釋放，但釋放完后p置為空指針再次釋放時(shí)不會報(bào)錯(cuò)。
Q：free空指針時(shí)會有問題么？
A：不會，因?yàn)橐粔K空間釋放后就不能再次釋放了，所以每次free完后記得置為空指針。
動態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放（內(nèi)存泄露）
即使在函數(shù)中開辟內(nèi)存空間也要記得釋放。因?yàn)槌隽撕瘮?shù)在外面想釋放也無法釋放。
但如果返回首元素的地址，free了也行，就是無論怎么樣，一定要釋放。
在任何地方開辟的內(nèi)存空間都最好要釋放。
找出下面問題：
T1：
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();
return 0;
}出現(xiàn)的問題：
在這里str是空指針，而p只是新建的一個(gè)形參，運(yùn)行完函數(shù)后無法返回p不存在了，但是內(nèi)存空間還未被釋放，而這個(gè)空間的地址此時(shí)是沒有人能夠知道的。也并不能將str里面的NULL改變，所以在strcpy時(shí)會出錯(cuò)，因?yàn)閟tr此時(shí)為NULL指針，會造成非法訪問內(nèi)存，程序會崩潰。
而且在使用過程中只進(jìn)行了動態(tài)內(nèi)存的開辟，沒有進(jìn)行動態(tài)內(nèi)存的釋放，可能會造成動態(tài)內(nèi)存泄露。
改進(jìn)方法：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
char* GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}函數(shù)的棧幀與創(chuàng)建：p盡管銷毀，因?yàn)闀劝裵里面的值放入到寄存器中，寄存器里面不會銷毀，之后再從寄存器位置傳進(jìn)去str。
T2：
出現(xiàn)的問題：
返回棧空間地址問題：
這里雖然能把p的地址傳回去，但是在函數(shù)運(yùn)行完后在函數(shù)里面創(chuàng)建的數(shù)據(jù)會被銷毀，也就是說雖然能通過指針找到原來的內(nèi)存所指向的地方，但是數(shù)據(jù)都以被銷毀。
注意！?。?/strong>
這樣是可以的，因?yàn)榉祷氐氖菞？臻g的變量而不是?？臻g的地址。
總結(jié)：
在創(chuàng)造函數(shù)如果返回地址而不是返回值，在用的時(shí)候可能依然是在函數(shù)內(nèi)的值，但也有很大可能不是，可能不是的原因是有關(guān)函數(shù)棧幀方面，如果在引用地址前再寫上一段例如："printf("23333\n");"，可能會導(dǎo)致覆蓋掉原來地址上的數(shù)據(jù)，所以無法通過傳址來輸出真正的值，因?yàn)闀桓采w掉。
T3：
出現(xiàn)的問題：
除了free沒有太大毛病了。這里能夠打印出hello。
T4：
出現(xiàn)的問題：
這里的free其實(shí)是把動態(tài)內(nèi)存空間還給系統(tǒng)了，但是str的話沒有定為空指針，仍然存著當(dāng)初指向開辟的內(nèi)存空間的地址，那么就還可以通過str找到當(dāng)初開辟的內(nèi)存空間，只是這個(gè)時(shí)候因?yàn)獒尫牛╢ree）str了，所以此時(shí)沒有訪問空間的權(quán)限，也就無法將world拷貝到str所指向的空間。
正確改法：
所以，在每次free后面都要記得設(shè)置為空指針。
柔性數(shù)組
在c99中，結(jié)構(gòu)體中的最后一個(gè)元素是允許未知大小的數(shù)組，這就叫做【柔性數(shù)組】成員。
柔性數(shù)組的定義
//寫法一：
struct s1
{
int n;
int arr[0];//大小是未指定
}
//寫法二：
struct s2
{
int n;
int arr[];//大小是未指定
}
//總會有一種寫法編譯器不報(bào)錯(cuò)
Tips:在計(jì)算包含柔性數(shù)組大小的時(shí)候，柔性數(shù)組是不計(jì)算在大小里面的。（可以寫一個(gè)來試一下）
柔性數(shù)組的特點(diǎn)：
- 柔性數(shù)組前至少需要一個(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。
柔性數(shù)組的開辟（自己先寫）
包含柔性數(shù)組的結(jié)構(gòu)體不可以直接創(chuàng)建，而是要有malloc來開辟空間。
//寫柔性數(shù)組的方法一：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct p
{
int i;
int arr[];
};
int main()
{
struct p* cmp = (struct p*)malloc(sizeof(struct p) + 80);//這里是開辟了一共84個(gè)字節(jié)空間，分給arr數(shù)組80個(gè)字節(jié)空間
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
//寫柔性數(shù)組的方法二：（先開辟整個(gè)的，再開辟數(shù)組的）
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct p
{
int i;
int* arr;//這樣才能在方法二中使用
};
int main()
{
struct p* cmp = (struct p*)malloc(sizeof(struct p));
cmp->i = 10;
cmp->arr = (int*)malloc(80);//從數(shù)組開始，再次開辟80個(gè)字節(jié)空間
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
第二種方案（劣勢）：
1.開辟和釋放的次數(shù)多，容易出錯(cuò)
2.頻繁多次開辟內(nèi)存，會有內(nèi)存碎片出現(xiàn)，可能會導(dǎo)致內(nèi)存的使用效率不高
第一種方案優(yōu)勢：
1.方便釋放
2.減少內(nèi)存碎片的出現(xiàn)
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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