友友们有时候在开辟内存的时候，所需要的空间大小不太好确定，只有在程序运行的时候才能知道，这时候我们就要尝试一下动态内存开辟空间了，下面来和阿博一起了解并掌握它吧🤗🤗🤗
文章目录
- 1.为什么存在动态内存分配
- 2.动态内存函数的介绍
- 2.1malloc和free
- 2.2calloc
- 2.3realloc
- 3.常见的动态内存错误
- 3.1对NULL指针的解引用操作
- 3.2对动态开辟空间的越界访问
- 3.3对非动态开辟内存使用free释放
- 3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分
- 3.5对同一块动态内存多次释放
- 3.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
- 4.详解几个经典的笔试题
- 5. C/C++程序的内存开辟
- 6.柔性数组
- 6.1 柔性数组的特点
- 6.2柔性数组的使用
- 6.3柔性数组的优势
1.为什么存在动态内存分配
2.动态内存函数的介绍
2.1malloc和free
2.2calloc
2.3realloc
3.常见的动态内存错误
3.1对NULL指针的解引用操作
3.2对动态开辟空间的越界访问
3.3对非动态开辟内存使用free释放
3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分
3.5对同一块动态内存多次释放
3.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
4.详解几个经典的笔试题
5. C/C++程序的内存开辟
6.柔性数组
6.1 柔性数组的特点
6.2柔性数组的使用
6.3柔性数组的优势
1.为什么存在动态内存分配
首先友友们我们掌握的内存开辟方式有：
1.int val = 20; //在栈空间上开辟四个字节
2.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：
1.空间开辟大小是固定的
2.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
但是我们对于空间的需求，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。这时候就只能试试动态内存开辟了
2.动态内存函数的介绍
2.1 malloc和free
这里阿博先给友友们画个内存图感观一下
代码解析
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20); //申请
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
//开辟成功，使用
free(p); //释放
p = NULL;
return 0;
}
常见误区
1.malloc申请空间过大
2.释放空间后没有置空
使用细节注意
1.如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针.
2.如果开辟失败，则返回一个NULL指针，我们肯定不能对空指针进行操作，因此malloc的返回值一定要做检查
3.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
4.free之后这块地址并没有置空，只是我们不用了，还给操作系统了，它已经不属于我们了，如果后面被继续使用的话，就会形成非法访问，就变成野指针了
5.free函数是专门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
2.2 calloc
代码解析
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("calloc");
return;
}
//使用
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", p[i]);
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
2.3 realloc
代码解析
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
//int* p = realloc(p, 40); 这里不能用p接收，如果realloc开辟失败，则返回空指针，在赋给p的时候，之前申请开辟的20个字节的空间也找不到了
int* ptr = realloc(p, 40);
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
int i = 0;
for (i = 5; i < 10; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", p[i]);
}
}
else
{
perror("realloc");
return;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
其实realloc也可以像malloc一样申请空间的
代码解析
int main()
{
realloc(NULL, 20); //malloc(20);
return 0;
}
这里阿博带友友们进入realloc内部的工作原理中一探究竟😜😜
3.常见的动态内存错误
3.1对NULL指针的解引用操作
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
malloc有可能开辟内存失败，这时候就返回了空指针，我们用p接收，然后p[i]就等价于*（p+i）,我们对空指针进行了解引用操作，程序就会报错
3.2对动态开辟空间的越界访问
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
这里我们申请了20个字节大小的内存，相当于5个整形，而我们进行访问的时候，我们访问了10个整形，这里就会形成越界访问
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5 };
int* p = arr;
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
这里我们并没有进行动态开辟内存，这块空间在栈区上，根本就不在堆区上，而free是专门释放动态开辟内存的空间，这时候我们释放p程序就会崩溃
3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*p = i + 1;
p++;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3.5对同一块动态内存多次释放
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
free(p);
//p = NULL;
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
这里就是我们已经释放过一次了，再次进行释放，程序就会报错，解决方法是当我们释放之后，及时置空，这样下次即使再次释放，因为它是空指针，所以再次释放什么也不会发生
3.6 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
void Test()
{
int* p = (int*)malloc(20);
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
这里我们动态开辟完之后，忘记释放，就会出现内存泄露
堆区上的内存空间释放方式：
1.通过free函数进行释放
2.程序结束之后被操作系统回收
4.几个经典的笔试题
题目一：
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;
}
改进方案一 (返回p的地址）
char* GetMemory()
{
char*p = (char*)malloc(100);
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str=GetMemory();
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
改进方案二（传str的地址）
void GetMemory(char**p)
{
*p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
printf使用误区
题目二
char* GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
误区解析
int* test()
{
int a = 10;
return &a;
}
int main()
{
int* p = test();
printf("%d\n", *p);
return 0;
}
这里可能就会有友友产生疑问，a的地址出了函数不是被操作系统回收了吗，但是我们为什么还可以找到它呢，这里阿博用栈帧的知识给友友们说一下😊😊😊
代码证明
int* test()
{
int a = 10;
return &a;
}
int main()
{
int* p = test();
printf("%s\n","hehe");
printf("%d\n", *p);
return 0;
}
题目三：
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;
}
这里就是没有判断开辟失败返回空指针而且开辟内存之后没有释放
题目四：
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
这个就是我们free完之后，没有置空，当再拷贝world放到str里面时，str已经不属于我们了，这个时候就会造成非法访问，它就是个野指针.
5.C/C++程序的内存开辟
这里阿博给友友们整理一下，需要的友友们可以自取哦🐻🐻🐻
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。
6.柔性数组
6.1柔性数组的特点
1.C99 中，结构体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。
2.结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
3.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
4.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。
代码解析
struct s
{
int n;
char c;
int arr[]; //int arr[0]; 没有指定大小，就是柔性数组成员
};
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(struct s));
return 0;
}
6.2柔性数组的使用
代码解析
struct s
{
int n;
char c;
int arr[]; //int arr[0]; 没有指定大小，就是柔性数组成员
};
int main()
{
struct s* ps = (struct s*)malloc(sizeof(struct s) + 10 * sizeof(int));
if (ps == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
ps->n = 100;
ps->c = 'w';
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
ps->arr[i] = i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d\n", ps->arr[i]);
}
//调整arr数组的大小
struct s* ptr = (struct s*)realloc(ps, sizeof(struct s) + 20 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("realloc");
return;
}
else
{
ps = ptr;
}
free(ps);
ps = NULL;
return 0;
}
因为这块空间是malloc动态开辟的，所以我们可以用realloc来调整数组的大小，这就是柔性数组柔性的体现.
6.3柔性数组的优势
指针模拟实现柔性数组功能
struct s
{
int n;
char c;
int *arr; //模拟实现柔性数组的功能
};
int main()
{
struct s* ps = (struct s*)malloc(sizeof(struct s));
if (ps == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("malloc");
}
else
{
ps = ptr;
}
ps->n = 100;
ps->c = 'w';
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
ps->arr[i] = i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d\n", ps->arr[i]);
}
//调整arr数组的大小
ptr = (struct s*)realloc(ps->arr, 20 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("realloc");
return;
}
else
{
ps->arr = ptr;
}
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
free(ps);
ps = NULL;
return 0;
}
友友们，注意当我们使用指针模拟柔性数组时，我们需要malloc两次，因为指针变量在结构体中，第一次malloc我们拿到指针，第二次malloc我们才能对指针进行malloc，而柔性数组的内存不在结构体中，所以一次malloc就可以解决.
柔性数组的优势：
1.malloc次数少，容易维护空间，不易出错
2.malloc次数少，减少了内存碎片，提高了内存利用率
| 好了友友们，本期内容到这里就要告一段落了，码字不易，如果友友们感觉对自己有帮助的话，可以给阿博点个免费的关注哦，后续阿博会给友友们带来更多好的作品，让我们下期再见.🌺🌺🌺 |
