为什么存在动态内存分配一般的开辟空间方式代码语言javascriptAI代码解释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个字节的连续空间特点空间开辟大小是固定的 数组申明必须指定数组的长度它所需要的内存在编译时分配但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由此动态内存开辟就来了动态内存函数的介绍malloc和free函数malloc函数作用一个用来动态内存开辟的函数开辟空间单位为字节定义代码语言javascriptAI代码解释void* malloc (size_t size);注意这个函数向内存申请一块连续可用的空间并返回指向该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并且所开辟的空间内容都为随机值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需要用强制类型转化成所需要的指针类型便于空间访问如果参数 size 为0malloc的行为是标准是未定义的取决于编译器free函数作用专门是用来对动态开辟的内存进行释放和回收定义代码语言javascriptAI代码解释void free (void* ptr);注意如果参数 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注malloc 和 free 都声明在 stdlib.h 头文件中示例代码语言javascriptAI代码解释#include stdio.h int main() { //代码1 int num 0; scanf(%d, num); int arr[num] {0};//err //代码2 int* ptr NULL; ptr (int*)malloc(num*sizeof(int)); if(NULL ! ptr)//判断ptr指针是否为空 { int i 0; for(i0; inum; i) { *(ptri) 0 } } free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 ptr NULL;//是否有必要 很有必要 return 0; }问为真么free ptr后依旧需要将ptr置为空指针举个特别的例子再问如果忘记free动态申请的空间地址会怎么样如果它在程序中一直没有使用那么就会导致内存的白白占用此时不是内存泄漏 而如果它在程序中没有被free就被指向另一块地址了或者该被被销毁那么就会导致这块地址在这个进程中永远无法被找到即内存泄露无用的内存越来越大操作系统得一直给这个进程分配内存 所以要么主动free要么只能等进程结束自动释放内存不建议calloc函数作用同样也是用来开辟动态内存的函数定义代码语言javascriptAI代码解释void* calloc (size_t num, size_t size);注意第一个参数num开辟空间个数第二个参数size为每个开辟空间的大小单位为字节对于所开辟的空间会被初始化为0与 malloc 的唯一区别即返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0示例代码语言javascriptAI代码解释#include stdio.h #include stdlib.h int main() { int *p (int*)calloc(10, sizeof(int)); if(NULL ! p) { //使用空间 } free(p); p NULL; return 0; }效果realloc函数作用用来调整动态开辟空间的大小可大可小更具需求来调整定义:代码语言javascriptAI代码解释void* realloc (void* ptr, size_t size);注意参数 ptr 是要调整的内存地址一定是动态申请空间的首地址size 调整之后新大小单位为字节返回值为调整之后的内存起始位置同样需要更具需要进行强制类型转化来访问空间realloc在调大内存空间时存在两种情况情况1原有空间之后有足够大的空间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realloc()将返回原指针情况2原有空间之后没有足够大的空间堆空间上找到另一个空间合适大小的连续空间足够所要开辟空间的大小来开辟同时将原来开辟空间所存有的内存进行拷贝拷贝后则将原来开辟的空间还给电脑如果申请成功函数返回的是一个新的内存地址如果申请开辟失败则将返回NULL此时原来的指针仍然有效示例代码语言javascriptAI代码解释//扩展容量 #include stdio.h int main() { int *ptr (int*)malloc(100); if(ptr ! NULL) { //业务处理 } else { exit(EXIT_FAILURE); }错误申请代码语言javascriptAI代码解释//代码1 ptr (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗(如果申请失败会如何)如果申请失败返回NULL再将ptr赋值为NULL则原来动态开辟空间地址丢失正确申请代码语言javascriptAI代码解释//代码2 int*p NULL; p realloc(ptr, 1000); if(p ! NULL) { ptr p; } //业务处理 free(ptr); return 0; }常见的动态内存错误示例1对NULL指针的解引用操作代码语言javascriptAI代码解释void test() { int *p (int *)malloc(INT_MAX/4); *p 20;//如果p的值是NULL就会有问题 free(p); }正确示例代码语言javascriptAI代码解释void test() { int *p (int *)malloc(INT_MAX/4); if(pNULL) { *p 20; } free(p); pNULL; }注对于动态内存开辟一定要考虑开辟失败的情况示例2对动态开辟空间的越界访问代码语言javascriptAI代码解释void test() { int i 0; int *p (int *)malloc(10*sizeof(int)); if(NULL p) { //开辟失败则结束进程 exit(EXIT_FAILURE); } for(i0; i10; i) { *(pi) i;//当i是10的时候越界访问(非法行为) } free(p); pNULL; }注越界访问是非法的操作所以一定要注意范围是否符合示例3对非动态开辟内存使用free释放代码语言javascriptAI代码解释void test() { int a 10; int *p a; free(p);//ok? }注对非动态开辟的空间free是非法的示例4使用free释放一块动态开辟内存的一部分代码语言javascriptAI代码解释void test() { int *p (int *)malloc(100); p; free(p);//p不再指向动态内存的起始位置 }注意free一定是释放开辟内存的首起始位置/–在某些情况下是具有副作用的如果在上述情况下需要使用的话可以先保给原地址进行一个备份示例5对同一块动态内存多次释放代码语言javascriptAI代码解释void test() { int *p (int *)malloc(100); free(p); free(p);//重复释放 }注意对释放的空间一定要进行及时的置空并且不能重复释放同一空间如果及时置空再次free也只是free空地址对空地址free不会有任何操作即使有两个指向同一内存的也只能free一个因为释放完之后原有的内存空间已经释放掉了再进行释放就是重复释放示例6动态开辟内存忘记释放内存泄漏代码语言javascriptAI代码解释void test() { int *p (int *)malloc(100); if(NULL ! p) { *p 20; } } int main() { test(); while(1); }注在上文中已经提及养成好习惯一定要free并且置空几个经典的笔试题例题1代码语言javascriptAI代码解释void GetMemory(char *p) { p (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str NULL; GetMemory(str); strcpy(str, hello world); printf(str);//会输出hello world吗 }解释代码语言javascriptAI代码解释void GetMemory(char *p) { p (char *)malloc(100);//函数结束p被销毁并不能将动态开辟空间地址给带出来 } void Test(void) { char *str NULL; GetMemory(str);//传入的是str的值即NULL并非传入str的地址只有传入str的地址才能修改str指向的对象 strcpy(str, hello world);//strcpy不能对空指针进行拷贝操作会报错 printf(str);//空指针打印不出什么 }例题2代码语言javascriptAI代码解释char *GetMemory(void) { char p[] hello world; return p; } void Test(void) { char *str NULL; str GetMemory(); printf(str);//会打印吗 }解释代码语言javascriptAI代码解释char *GetMemory(void) { //字符数组在栈上开辟 char p[] hello world; //函数结束对应开辟的空间会被还给电脑此时p为悬空指针对其操作为非法行为 return p; } void Test(void) { char *str NULL; str GetMemory(); printf(str);//对悬空指针操作为非法行为 }例题3代码语言javascriptAI代码解释void GetMemory(char **p, int num) { *p (char *)malloc(num); } void Test(void) { char *str NULL; GetMemory(str, 100); strcpy(str, hello); printf(str);//会打印吗 }解释代码语言javascriptAI代码解释void GetMemory(char **p, int num) { *p (char *)malloc(num);//成功修改str指向的对象能够带回动态开辟的空间地址 } void Test(void) { char *str NULL; GetMemory(str, 100); strcpy(str, hello); printf(str);//成功打印hello }例题4代码语言javascriptAI代码解释void Test(void) { char *str (char *) malloc(100); strcpy(str, hello); free(str); if(str ! NULL) { strcpy(str, world); printf(str); } } //会出现什么结果解释代码语言javascriptAI代码解释void Test(void) { char *str (char *) malloc(100); strcpy(str, hello); free(str);//free虽然是释放动态内存空间但str内容不会被修改也就是说str为悬空指针 //free动态开辟空间一定要置空养成好的习惯 if(str ! NULL) {//对悬空指针操作为非法行为 strcpy(str, world); printf(str);//出错 } }C/C程序的内存开辟示例代码语言javascriptAI代码解释int globalVar 1; static int staticGlobalVar 1; int main() { static int staticVar 1; int localVar 1; int num1[10] { 1,2,3,4 }; char char2[] abcd; char* pChar3 abcd; int* ptr1 (int*)malloc(4 * sizeof(int)); int* ptr2 (int*)calloc(4, sizeof(int)); int* ptr3 (int*)realloc(ptr2, 4 * sizeof(int)); free(ptr1); free(ptr3); return 0; }示图: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