C語言中手把手教你動態(tài)內(nèi)存分配
動態(tài)內(nèi)存分配
常見的內(nèi)存分配的錯誤
先上一個內(nèi)存分配的思維導(dǎo)圖:便于聯(lián)想想象，理解：
首先我們介紹一下內(nèi)存分配的方式：
1:在靜態(tài)存儲區(qū)域中進(jìn)行分配
? ? ? ? 內(nèi)存在程序編譯的時候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量，static變量
2:在棧中進(jìn)行分配
? ? ? ? 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(jié)束時，這些存儲但愿自動被釋放。效率很高，但是分配的內(nèi)存容量比較有限
3:在堆中進(jìn)行分配
? ? ? ? 在堆上分配也稱為動態(tài)內(nèi)存分配：程序在運行的時候用malloc等函數(shù)申請任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時用free釋放內(nèi)存。動態(tài)內(nèi)存分配的生存期由我們自己決定，使用非常靈活，但是問題相對也比較多；注意：//如果沒有釋放的話，很容易就會造成內(nèi)存溢出，因為堆中的內(nèi)存塊是全局的，因此不會因為函數(shù)的調(diào)用而結(jié)束
動態(tài)內(nèi)存分配中使用的函數(shù)：
1:malloc函數(shù):需要用到的頭文件malloc.h
void *malloc(size_t size) //————–>返回的是一個通用類型的指針，根據(jù)需要去進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)；
功能：允許從空閑內(nèi)存池中分配連續(xù)內(nèi)存但不初始化
參數(shù)：size參數(shù)實際就是一個所需字節(jié)數(shù)的整數(shù) malloc(20);
返回：若分配成功則返回一個指向該內(nèi)存塊的指針，在使用時可根據(jù)需要做強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，否則返回NULL（空指針）//需要判空
free(p);//釋放內(nèi)存空間,將內(nèi)存釋放出來給系統(tǒng)；
free函數(shù)與malloc函數(shù)是成對出現(xiàn)的；
申請malloc的時候盡量去給它進(jìn)行一下初始化，防止后面出現(xiàn)一些不確定性的東西；
malloc的生命周期：只要沒有調(diào)用free這個函數(shù)，進(jìn)程沒有結(jié)束，那么此時，這個函數(shù)的生命周期就會一直存在在內(nèi)存中；它是存放在堆空間中的，它不會因為你去函數(shù)調(diào)用的結(jié)束自動去釋放，堆當(dāng)中的內(nèi)存是全局的
如：int p = (int )malloc(n*sizeof(int)); //在空閑內(nèi)存池中分配連續(xù)內(nèi)存n*sizeof(int)個字節(jié)的堆內(nèi)存空間
malloc的相關(guān)實例代碼如下：
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
void out(int *p,int n)
{
? ? int i;
? ? for(i=0;i<n;i++)
? ? {?
? ? ? ? printf("%d",*(p+i));
? ? ? ? printf("---------------\n");
? ? }?
}
int main(void)
{
? ? printf("please input one number:");
? ? int n;
? ? scanf("%d",&n);
? ? //申請
? ? int *p = (int *)malloc(n * sizeof(int));
? ? //內(nèi)存申請成功
? ? if(p != NULL){
? ? ? ? out(p,n);
? ? ? ? int i;
? ? ? ? for(i=0;i<n;i++){
? ? ? ? ? ? *(p+i)=i*i;
? ? ? ? }
? ? ? ? out(p,n);
? ? ? ? //釋放掉堆內(nèi)存
? ? ? ? free(p);
? ? }else{
? ? ? ? //內(nèi)存申請失敗
? ? ? ? printf("malloc is NULL!\n");
? ? }?
? ? return 0;
}
2:calloc函數(shù):需要用到的頭文件stdlib.h
void *colloc(size_t num_elements,size_t element_size);
功能:功能同malloc是一樣的，但是作初始化
參數(shù):num_elements是所需的元素的數(shù)量，element_size是每個元素的字節(jié)數(shù)
返回:同malloc函數(shù)一樣
也是需要與free(p)進(jìn)行對稱使用
calloc相關(guān)代碼如下所示:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
? ? printf("please input one number:");
? ? int n;
? ? scanf("%d",&n);
? ? int *p = (int *)calloc(n,sizeof(int));
? ? if(p!=NULL){
? ? ? ? int i;
? ? ? ? for(i=0;i<n;i++)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? printf("%d ",*(p+i));
? ? ? ? }
? ? ? ? printf("\n");
? ? ? ? free(p);
? ? }else{
? ? ? ? printf("calloc error\n");
? ? }?
? ? return 0;
}
3: realloc函數(shù):需要用到的頭文件(stdlib.h),動態(tài)擴(kuò)大縮小申請的內(nèi)存
void *realloc(void *ptr,size_t new_size);
功能:在指針ptr指向的內(nèi)存基礎(chǔ)上擴(kuò)大或者縮小內(nèi)存
參數(shù):ptr是指向先前通過malloc,calloc和realloc函數(shù)后分配的內(nèi)存塊的指針，new_size是內(nèi)存塊的新尺寸，可能大于或者小于原有內(nèi)存尺寸；這個是追加到new_size的新的內(nèi)存
realloc在C語言中也被稱為動態(tài)數(shù)組；
realloc函數(shù)使用的注意點:
1:當(dāng)擴(kuò)展內(nèi)存的時候，不會對添加進(jìn)內(nèi)存塊的字節(jié)進(jìn)行初始化
2:若不能調(diào)整內(nèi)存則返回NULL，但原有內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是不會發(fā)生改變的
3:若第一個參數(shù)為NULL那么功能 等同與malloc函數(shù)，若第二個參數(shù)為0,那么會釋放調(diào)用內(nèi)存塊
realloc(NULL,10*size(int)) 等同malloc(10*sizeof(int));
realloc(p,0); 等同于free
4:當(dāng)縮小或者擴(kuò)大內(nèi)存時，一般不會對其進(jìn)行移動，若無法擴(kuò)大內(nèi)存塊，那么啃呢個會在別處分配新的內(nèi)存快，然后把舊內(nèi)存塊的數(shù)據(jù)復(fù)制到新塊 中，并將舊塊刪除釋放內(nèi)存；
realloc相關(guān)的的代碼為:
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
void out(int *p ,int n){
? ? int i;
? ? for(i = 0 ;i < n; i++){
? ? ? ? printf("%d\n",*(p+i));
? ? }?
}
int main(void)
{?
? ? //申請4個字節(jié)的堆內(nèi)存空間，未初始化
? ? int * p = (int *)malloc(5*sizeof(int));
? ? if(p == NULL) exit(1);
? ? *p = 1;
? ? *(p+1)? =2;
? ? p[2] = 3;
? ? p[3] = 4;
? ? p[4] = 5;
? ? out(p,5);
? ? printf("===============\n");
? ? //追加申請10個字節(jié)的內(nèi)存空間，追加的空間也是未進(jìn)行初始化的
? ? p = (int *)realloc(p,10*sizeof(int));
? ? if(p == NULL) exit(1);
? ? p[6] = 6;
? ? *(p+6) = 7;
? ? *(p+7) = 8;
? ? *(p+8) = 9;
? ? *(p+9) = 10;
? ? out(p,10);
? ? free(p);
? ? //free之后，將指針置為空
? ? p = NULL;
? ? return 0;
}
4:free函數(shù)
free之后如果還有這塊內(nèi)存地址的話，此時這塊內(nèi)存歸還給了系統(tǒng)，（可能這塊內(nèi)存還處于一個空閑狀態(tài)）但是還是可以對其進(jìn)行操作。里面的值短暫的會保留。
free之后，申請內(nèi)存的那個指針就會變成野指針(聲明了，但是沒有任何指向的指針)，有時候會出現(xiàn)野指針錯誤；
所以盡量在操作之后：將指針置為NULL
p=NULL；
注意：申請和釋放是成對的，所以程序是不能進(jìn)行多次free的，否則會崩潰的
常見的內(nèi)存錯誤：
1:段錯誤
使用未分配成功的內(nèi)存
避免方式：在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為NULL；
引用分配成功但尚未初始化的內(nèi)存
避免方式：賦予初值，即便是賦予零值也不可省略
內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化，但操作越過了內(nèi)存的邊界
避免：注意下表的使用不能超出邊界
忘記釋放內(nèi)存，造成內(nèi)存泄露
避免方式：申請內(nèi)存的方式和釋放內(nèi)存的方式需要成雙成對
釋放內(nèi)存之后卻繼續(xù)去使用這一塊內(nèi)存
避免方式：使用free內(nèi)存之后，把指針置為NULL；
內(nèi)存錯誤的注意點：
指針消亡了，并不表示它所指向的內(nèi)存會被自動釋放,(在free之前，直接將指針設(shè)為NULL)；
內(nèi)存釋放了，并不代表指針會消亡或者成了NULL指針；(在free之后，指針并沒有進(jìn)行NULL設(shè)置)
野指針：
野指針的形成是指針變量沒有被初始化，任何指針變量剛被創(chuàng)建的時候不會自動成為NULL指針，它的缺省值是最忌的，它會亂指一氣
指針變量在創(chuàng)建的同時應(yīng)當(dāng)被初始化，要么將指針設(shè)置為NULL，要么讓它指向合法內(nèi)存
free內(nèi)存塊之后，需要將指針設(shè)置為NULL，如果沒有設(shè)置為NULL，也會出現(xiàn)“野指針”，它是指向“垃圾”內(nèi)存的指針；
多次free內(nèi)存塊，是會導(dǎo)致程序崩潰的
重要的事說三遍~~~~
交流728483370，一起學(xué)習(xí)加油！
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