C语言_动态内存管理

2023-11-05 09:09:51 浏览数 (2)

一.为什么存在动态内存分配

但,上述的开辟空间有两个特点: (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,他所需要的内存在编译时分配。


二.动态内存函数的介绍

2.1 malloc 和 free

C语言提供一动态内存开辟函数:

代码语言:javascript复制
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0,malloc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。 当程序不退出,动态申请的内存,不会主动释放的。 需要使用 free 函数来释放。


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
  • 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。

2.3 realloc

  • realloc 函数的出现让动态内存管理更加灵活。
  • 有时我们会发现过去申请的空间太小了,有时又会觉得申请的空间过大了。
  • 那为了合理的使用内存,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。
函数模型如下
  • 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。


三.常见的动态内存错误

3.1 对NULL的解引用操作


3.2对动态开辟空间的越界访问


3.3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)

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。

动态申请的内存空间 不会因为出了作用域自动销毁(还给操作系统)!! 只有2种方式销毁: 1.free 2. 程序结束(退出)


四.C/C 中程序的内存区域划分

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。


实际上普通的局部变量实在栈区分配空间的,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。

五.柔性数组

柔性数组前面至少得有一个其它成员

5.1 柔性数组特点

  • 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。

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