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东昌府聊城做网站费用,做个支付网站多少钱,网站建设企业有哪些,网站运营策划方案本章重点 为什么存在动态内存分配 动态内存函数的介绍 malloc free calloc realloc 常见的动态内存错误 几个经典的笔试题 柔性数组 1. 为什么存在动态内存分配 我们已经掌握的内存开辟方式有#xff1a; int val 20;//在栈空间上开辟四个字节 char arr[10] {0};//在栈…本章重点 为什么存在动态内存分配 动态内存函数的介绍 malloc free calloc realloc 常见的动态内存错误 几个经典的笔试题 柔性数组 1. 为什么存在动态内存分配 我们已经掌握的内存开辟方式有 int val 20;//在栈空间上开辟四个字节 char arr[10] {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间 但是上述的开辟空间的方式有两个特点 空间开辟大小是固定的。数组在申明的时候必须指定数组的长度它所需要的内存在编译时分配。 但是对于空间的需求不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道 那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了空间大小不容易设计合理。 这时候就只能试试动态存开辟了。 2. 动态内存函数的介绍 2.1 malloc和free C语言提供了一个动态内存开辟的函数 void* malloc (size_t size);这个函数向内存申请一块连续可用的空间并返回指向这块空间的指针。 如果开辟成功则返回一个指向开辟好空间的指针。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。返回值的类型是 void* 所以malloc函数并不知道开辟空间的类型具体在使用的时候使用者自己 来决定。 如果参数 size 为0malloc的行为是标准是未定义的取决于编译器。 malloc申请的内存空间当程序退出时还给操作系统如果不退出动态申请的内存不会主动释放因此C语言提供了另外一个函数free专门是用来做动态内存的释放和回收的函数原型如下 void free (void* ptr);free函数用来释放动态开辟的内存。 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。如果参数 ptr 是NULL指针则函数什么事都不做。 malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。 #include stdio.h int main() {//代码1int num 0;scanf(%d, num);int arr[num] { 0 };//c90不支持这种写法error//为了程序运行过程中开辟更合理的空间需要动态开辟内存//代码2int* ptr NULL;ptr (int*)malloc(num * sizeof(int));if (NULL ptr)//判断ptr指针是否为空{perrof(malloc);return 1;}int i 0;for (i 0; i num; i){*(ptr i) 0;printf(%d , (ptr i));}free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存ptr NULL;//是否有必要return 0; }运行结果 结论malloc申请空间后直接返回这块空间的起始位置不会初始化空间  free释放ptr所指向的动态内存ptr NULL是否有必要呢 2.2 calloc C语言还提供了一个函数叫 calloc calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下 void calloc (size_t num, size_t size); 函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间并且把空间的每个字节初始化为0。与函数 malloc 的区别只在于 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。 #include stdio.h #include stdlib.h int main() {int* p (int*)calloc(10, sizeof(int));if (NULL p)//判断p指针是否为空{perror(calloc);return 1;}int i 0;for (i 0; i 10; i){printf(%d , (p i));}free(p);p NULL;//p置为空指针return 0; } 运行结果 所以如何我们对申请的内存空间的内容要求初始化那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。 2.3 realloc realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。有时会我们发现过去申请的空间太小了有时候我们又会觉得申请的空间过大了那为了合理的时候内存我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小 的调整。 void realloc (void* ptr, size_t size); ptr 是要调整的内存地址size 调整之后新大小返回值为调整之后的内存起始位置。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 的空间。 realloc在调整内存空间的是存在两种情况 情况1原有空间之后有足够大的空间情况2原有空间之后没有足够大的空间 情况1         当是情况1 的时候要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间原来空间的数据不发生变化。返回的是原来旧的内存地址。 情况2         当是情况2 的时候原有空间之后没有足够多的空间时扩展的方法是在堆空间上另开辟一个合适大小的连续空间来使用把原来的数据拷贝到这个新的空间再把旧的空间释放。这样函数返回的是一个新的内存地址。 #include stdio.h #include stdlib.h int main() {int* ptr (int)malloc(10);if (ptr ! NULL){//业务处理}else{perror(malloc);return 1;}//扩展容量//代码1ptr (int)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗(如果申请失败会如何) - 内存泄露//代码2int* p (int*)realloc(ptr, 1000);if (p ! NULL){ptr p;//赋值之后realloc自己将ptr释放}else{perror(realloc);return 1;}//业务处理free(ptr);ptr NULL;return 0; } 情况1 情况2

1. 常见的动态内存错误 3.1 对NULL指针的解引用操作 void test() {int* p (int*)malloc(INT_MAX / 4);//malloc函数开辟失败就会返回NULLp 20;//如果p的值是NULL就会有问题free(p); } 3.2 对动态开辟空间的越界访问 void test() {int i 0;int p (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (NULL p){exit(EXIT_FAILURE);}for (i 0; i 10; i){(p i) i;//当i是10的时候越界访问}free(p); } 3.3 对非动态开辟内存使用free释放 void test() {int a 10;int p a;free(p);//ok? } 3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分 void test() {int* p (int)malloc(100);p;free(p);//p不再指向动态内存的起始位置 } 3.5 对同一块动态内存多次释放 void test() {int p (int)malloc(100);free(p);free(p);//重复释放 } 3.6 动态开辟内存忘记释放内存泄漏 void test() {int p (int*)malloc(100);if (NULL ! p){*p 20;} } int main() {test();while (1); } 忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。 切记动态开辟的空间一定要释放并且正确释放 。
2. 几个经典的笔试题 demo1 #includestdio.h #includestdlib.h #includestring.h 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; } 问题对NULL解引用以及没有释放malloc申请的空间 解释 GetMemory 函数 这个函数接受一个字符指针char作为参数并尝试使用 malloc 来分配 100 字节的内存。然而需要理解的是在C语言中函数参数是通过值传递的这意味着 GetMemory 函数内部的 p 是从 Test 函数传递过来的指针的一个拷贝。对于拷贝的指针所做的更改不会影响 Test 函数中的原始指针。 Test 函数 在 Test 函数中声明并初始化了一个 char 变量 str并将其设置为 NULL。然后调用 GetMemory 函数并将 str 作为参数传递进去。由于参数是通过值传递的GetMemory 函数只会修改它自己的指针拷贝并不会改变 Test 函数中的原始 str 指针。 内存分配问题 在 GetMemory 函数内部内存被分配给局部指针 p这是从 Test 函数的 str 指针拷贝过来的。这意味着在 Test 函数中原始的 str 指针仍然是 NULL并没有被赋予新分配的内存地址。 缓冲区溢出 在调用 GetMemory 函数后有一个 strcpy 函数调用试图将字符串 hello world 复制到 str 指针中。然而由于 str 仍然是 NULL没有指向已分配的内存这将导致未定义行为并可能导致段错误或其他错误因为访问了无效的内存。 修改 #include stdio.h #include stdlib.h #include string.hvoid GetMemory(char** p) {p (char)malloc(100); // 分配 100 字节内存并将地址存储在原始指针中 }void Test(void) {char* str NULL;GetMemory(str); // 传递指向指针的指针双重指针以修改原始指针strcpy(str, hello world);printf(%s, str);free(str); // 使用完内存后别忘了释放它str NULL; }int main() {Test();return 0; }demo2 #includestdio.h char* GetMemory(void) {char p[] hello world;return p;//返回局部变量的地址 } void Test(void) {char* str NULL;str GetMemory();printf(str); } int main() {Test();return 0; } 问题返回局部变量的地址 解释 GetMemory 函数 这个函数声明了一个字符数组 p 并初始化为 hello world。然后它试图返回 p 的地址。但是需要注意的是p 是一个局部变量它在函数结束时会被销毁。因此将局部变量的地址返回给调用者是不安全的因为在调用者函数中访问返回的地址将指向无效的内存区域。 Test 函数 在 Test 函数中声明了一个字符指针 str 并将其初始化为 NULL。然后调用 GetMemory 函数将返回的地址赋值给 str。 错误的返回局部变量地址 在 GetMemory 函数中由于返回局部变量 p 的地址str 指针现在指向了一个不再有效的内存地址因为 p 在 GetMemory 函数返回后已经被销毁。 printf 函数 在 printf 中尝试打印 str 指向的字符串时由于 str 指向无效内存地址代码的行为将是未定义的。这可能导致程序崩溃、输出奇怪的字符或其他不确定的结果。 修改 #include stdio.h #include stdlib.h #include string.hchar* GetMemory(void) {char* p (char)malloc(12); // 在堆上分配内存以容纳 hello world 和空结束符strcpy(p, hello world); // 将 hello world 复制到新分配的内存块中return p; // 返回指向分配内存的指针 }void Test(void) {char str NULL;str GetMemory();printf(%s, str);free(str); // 使用完内存后别忘了释放它 }int main() {Test();return 0; }demo3 #includestdio.h #includestdlib.h #includestring.h 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();return 0; } 问题malloc申请的空间没有释放 修改 #includestdio.h #includestdlib.h #includestring.h void GetMemory(char** p, int num) {p (char)malloc(num); } void Test(void) {char* str NULL;GetMemory(str, 100);strcpy(str, hello);printf(str);free(str);str NULL; } int main() {Test();return 0; } demo4 #includestdio.h #includestdlib.h #includestring.h void Test(void) {char* str (char)malloc(100);strcpy(str, hello);free(str);if (str ! NULL){strcpy(str, world);printf(str);} } int main() {Test();return 0; }问题 在这段C代码中首先使用 malloc 动态地分配了 100 字节的内存来存储字符串 hello。然后立即使用 strcpy 将 hello 复制到分配的内存块中。接着使用 free 释放了分配的内存。         然后代码尝试检查指针 str 是否为 NULL。然而这是一个错误的做法。因为在调用 free 之后指针 str 指向内存地址虽然不会发生改变但是进行指针进行任何操作都是不安全的并且会导致未定义的行为。 修改 #include stdio.h #include stdlib.h #include string.hvoid Test(void) {char str (char)malloc(100);strcpy(str, hello);free(str); // 释放内存后str 成为了悬挂指针str NULL;// 不要在释放内存后使用指针// 这里不再使用 str 指针 }int main() {Test();return 0; }5. C/C程序的内存开辟 C/C程序内存分配的几个区域  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。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。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。代码段存放函数体类成员函数和全局函数的二进制代码。 有了这幅图我们就可以更好的理解在《C语言初识》中讲的static关键字修饰局部变量的例子了。 实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。 但是被static修饰的变量存放在数据段静态区数据段的特点是在上面创建的变量直到程序结束才销毁 所以生命周期变长。 6. 柔性数组 也许你从来没有听说过柔性数组flexible array这个概念但是它确实是存在的。 C99 中结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组这就叫做『柔性数组』成员。 typedef struct st_type {int i;int a[];//柔性数组成员//int a[0];//也可以写成这个 }type_a;6.1 柔性数组的特点 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。 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。 type_a ps (type_a)malloc(sizeof(type_a) 40); 6.2 柔性数组的使用 #includestdio.h #includestdlib.h typedef struct st_type {int i;int a[0];//柔性数组成员 }type_a; int main() {type_a ps (type_a*)malloc(sizeof(type_a) 40);if (!ps){perror(malloc);return 1;}ps-i 10;int i 0;for (i 0; i ps-i; i){ps-a[i] i;}//空间不够realloc增容/ps 是要调整的内存地址size 调整之后新大小返回值为调整之后的内存起始位置。/type_a* p (type_a)realloc(ps, sizeof(type_a) 60);if (!p){perror(realloc);return 1;}ps p;ps-i 15;for (i 0; i ps-i; i){printf(%d , ps-a[i]);}free(ps);ps NULL;return 0; } 运行结果 6.3 柔性数组的优势 上述的 type_a 结构也可以设计为指针类型 #includestdio.h #includestdlib.h typedef struct st_type {int i;int a; }type_a; int main() {type_a* ps (type_a)malloc(sizeof(type_a));//与柔性数组保持一致if (!ps){perror(malloc);return 1;}ps-i 10;ps-a (int)malloc(40);if (!ps-a){perror(malloc);return 1;}int i 0;for (i 0; i ps-i; i){ps-a[i] i;}//空间不够realloc增容/ps 是要调整的内存地址size 调整之后新大小返回值为调整之后的内存起始位置。/int* p (int*)realloc(ps-a, 60);if (!p){perror(realloc);return 1;}ps-a p;ps-i 15;for (i 0; i ps-i; i){printf(%d , ps-a[i]);}free(ps-a);ps-a NULL;free(ps);ps NULL;return 0; } 上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能但是 方法1 的实现有两个好处 第一个好处是方便内存释放         如果我们的代码是在一个给别人用的函数中你在里面做了二次内存分配并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free所以你不能指望用户来发现这个事。所以如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了并返回给用户一个结构体指针用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。 第二个好处是这样有利于访问速度.         连续的内存有益于提高访问速度也有益于减少内存碎片。其实我个人觉得也没多高了反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址 扩展阅读C语言结构体里的成员数组和指针