C语言编程C++动态内存分配示例讲解
作者：小码农UU
动态内存管理
为什么存在动态内存分配
我们到现在为止掌握的是什么样的内存开辟方式呢
//创建一个变量
int val = 20; //局部变量 在栈空间中开辟4个字节
int g_val = 10; //全局变量 在静态区中开辟4个字节
//创建一个数组
char arr[10] = {0}; //局部区域 在栈空间中开辟10个字节连续的空间
char g_arr[5] = {0};//全局区域 在静态区空间中开辟5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。
c99是支持变长数组的，但现在很多编译器就不支持c99，连vs都不支持，所以就有动态内存的概念
动态内存函数的介绍
malloc申请空间和free释放空间
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。
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，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.如果参数 size 为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
//向内存申请10个整形的空间
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
//把开辟失败的信息打印出来
printf("%s",strerror(errno));
}
else
{
//正常使用空间
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i;//在找下标为i的元素
}
for (i = 0; i < 10; i++)//再把每个元素打印出来
{
printf("%d ", *(p + i));
}
}
return 0;
}
那我们可不可以看开辟失败的呢
我们可以用INT_MAX（他是整形最大），一个超级大的数字
有借有还 free释放内存
free函数用来释放动态开辟的内存。
1.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。
2.如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。
注意
malloc和free是成对使用的，谁开辟谁释放
calloc申请内存
在内存中开辟一个数组，把元素都改成零
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
realloc调整动态内存的大小
当然我们可以申请空间，但会不会遇到申请的空间不够了，想要增加一些些，大了想要去掉一些些
realloc使用的注意事项
1.如果p指向的空间之后有足够的内存空间可以追加，则直接追加，后返回p
2.如果p指向的空间之后没有足够的内存空间可以追加，则realloc函数会重新找一块新的内存区域，开辟一块满足需求的空间，并且把原来的内存中的数据拷贝回来，释放旧的内存空间，最后返回新开辟的内存空间地址
3.但也有一个大问题，就是开辟INT_MAX，用新的变量ptr来接收realloc返回值
当然realloc也可以直接开辟空间
常见的动态内存错误
1.对NULL指针的解引用操作
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);//没成功就会有大问题
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
所以为了防止没有开辟动态内存成功就需要做个判断
2.对动态开辟空间的越界访问
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(5*sizeof(int));
if (p == NULL)//这里我的确判断有没有开辟成功了
{
printf("%s", strerror(errno));
}
else
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)//但是我这里访问10个整型的空间
{
*(p + i) = i;
}
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3.对非动态开辟内存使用free释放
int main()
{
int a = 0;
int* p = &a;
*p = 20;
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
4.使用free释放一块动态内存开辟的一部分
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
return 0;//如果是空指针就直接返回，不干了
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*p++ = i;//这个++就是bug的地方
}
//回收空间
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
只要p不是指向申请的空间的首地址，其他地方都是错的
5.对同一块动态内存多次释放
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
return 0;
}
//使用
//释放
free(p);
//...
free(p);
return 0;
}
6.动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
while (1)
{
malloc(100);
}
return 0;
}
几个面试题
题目1
void GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str,"hello world");
printf(str);//这个写法和printf("%s",str);是一样的
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
问运行Test函数会有什么样的结果
修改正确
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
void GetMemory(char* *p)
{
*p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str);
strcpy(str,"hello world");
printf(str);//这个写法和printf("%s",str);是一样的
free(str);//用完就释放
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
题目2
char* GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果
输出随机值
修改正确
既然是p被销毁了，那我们让他不销毁就可以了延长它的生命周期用static
char* GetMemory(void)
{
static char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
题目3
void GetMemory(char **p, int num)
{
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
}
这题基本和第一题一样，不过这题就只有内存泄漏的错误
修改正确
#include<stdio.h>
#include<stdlib.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);//用完就释放，防止内存泄漏
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
题目4
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
问题非常大的打印出结果
修改正确
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);//这里考查的是free释放后并没有使str为NULL，所以下面if判断就没有作用，如果使他有作用就让str为NULL
str = NULL;
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
这道题真正目的就是让你什么都不打印
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。
以上就是C语言编程C++动态内存分配示例讲解的详细内容，更多关于C++动态内存分配的资料请关注脚本之家其它相关文章！