详解C语言—动态内存分配(二)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了详解C语言—动态内存分配(二)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

前言:

几个经典的例题题

例一:

例二:

例三:

例四:

例五: 

 C/C++程序的内存开辟

柔性数组

柔性数组的特点:

柔性数组的使用: 

柔性数组的代替:

柔性数组的优势:

小结:


前言:

希望在复习完详解C语言—动态内存分配(一)​​​​​​​,阅读此篇文章会进一步提升你的能力!

几个经典的例题题

例一:

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;
}

运行之后 没有结果,异常退出:详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言 

我们在调试中可以看到程序发生异常。 

详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

  • 首先主函数调用Test函数,Test函数声明一个char*类型变量str对其赋值为NULL,
  • 然后调用GetMemory函数,将str作为参数传入,形式参数p只是将实参str的值拷贝一份,两者是独立的,函数中对 p 动态分配空间100个字节空间,与str没有关系,所以调用GetMemory函数函数之后 str 还是空指针,
  • strcpy的参数是指针类型,strcpy内部需要对指针类型参数进行解引用,详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言                                              str作为参数造成对空指针进行解引用操作,形成对空指针的非法访问。

该程序会造成两个问题:

  1. 对NULL指针进行了解引用操作,程序会崩溃。
  2. 没有释放空间,造成内存泄漏问题。

因此我们做出以下修改: 

想要修改指针变量需要将指针变量的地址传入函数中,函数的参数用二级指针接收,这样在函数内部可以对其动态分配空间。

void GetMemory(char** p)
{
	*p = (char*)malloc(100);
}

void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	//释放
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

 输出结果:详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

例二:

char* GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

输出结果:详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言 

GetMemory函数中,p 储存了"hello world"首地址,返回为p,当GetMemory函数调用完后,虽然str获取到p储存的地址,但p的空间会被销毁,p变成了野指针,str获取到的就是野指针。相当于非法访问。

 如果在给p加上static声明 p 为静态变量,延长生命周期,就可以输出"hello world"。

详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

例三:

int* test()
{
	int a = 10;
	return &a;
}

int main()
{
	int* p = test();
	printf("%d\n", *p);

	return 0;
}

输出结果:详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

调用test函数时 一旦test函数返回,变量a的空间不会立即被删除,但是它的生命周期结束,该内存空间可以被系统重用,也就是说,该内存空间可能会被分配给后续的函数调用或变量,该内存可能会被其他数据覆盖。

这次可能只是侥幸a的空间没有占用,如果在输出语句前再加上这样一条这样的输出语句,

printf("hehe");

a的空间就被占用了,输出结果将不再是 10 。

 输出结果:详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

例四:

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;
}

输出结果: 详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

看似没有问题,但还是存在唯一的问题——忘记释放内存。 

	free(str);
	str = NULL;

例五: 

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;
}

 free处理完str,str变成野指针,所以判断不为空,对其进行拷贝,但str指向的空间已被free回收了,再进行拷贝就造成非法访问内存。

其实用free在释放完,要及时将str即使赋值为NULL。

 C/C++程序的内存开辟

详解C语言—动态内存分配(二),详解C语言,c语言,算法,开发语言

C/C++程序内存分配的几个区域:
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 代码段:存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。
现在我们就可以更好的理解在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。

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。
第一种编译器不支持那就用第二种。
struct s
{
	int n;
	int arr[];//柔性数组
};

struct s
{
	int n;
	int arr[0];//柔性数组
};

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。

柔性数组的使用: 

struct s
{
	int n;
	int arr[0];
};

int main()
{
	//printf("%d\n", sizeof(struct S));
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 40);
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	ps->n = 100;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 1;
	}

	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

 如需增容则加上realloc函数进行增容:

int main()
{
	//printf("%d\n", sizeof(struct S));
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 40);
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	ps->n = 100;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 1;
	}

	//空间不够,需要增容
	struct S* ptr = realloc(ps, sizeof(struct S) + 60);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	ps = ptr;
	ps->n = 15;
	for (i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d\n", ps->arr[i]);
	}

	//释放
	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

柔性数组的代替:

我们可以用指针类型的结构体成员代替柔性数组: 

struct S
{
	int n;
	int* arr;
};


int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc->ps");
		return 1;
	}
	ps->n = 100;
	ps->arr = (int*)malloc(40);//1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
	if (ps->arr == NULL)
	{
		perror("malloc->arr");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 1;
	}

	//调整
	int* ptr = (int*)realloc(ps->arr, 60);
	if (ptr != NULL)
	{
		ps->arr = ptr;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	//打印
	for (i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d\n", ps->arr[i]);
	}

	//释放
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;

	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

柔性数组的优势:

上述 第一种   和 第二种   可以完成同样的功能,但是 第一种   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)

小结:

 学习之路道阻且长,希望大家坚持复习,坚持敲代码,未来的你们一定会收到心仪的offer!!!文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-721282.html

到了这里,关于详解C语言—动态内存分配(二)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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