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C语言深入讲解动态内存分配函数的使用

2022-05-11 11:23:40 作者：GG_Bond18

这篇文章主要介绍了C语言动态内存分配，C语言内存管理相关的函数主要有realloc、calloc、malloc、free、柔性数组等,下面这篇文章带大家了解一下

局部变量和函数的形参向栈区申请空间

全局变量和static静态变量向静态区申请空间

动态内存分配向堆区申请空间(位于<stdlib.h>或<cstdlib>头文件)

一、malloc

void* malloc (size_t size);

分配内存块

分配一个连续可用的字节内存块，返回指向该内存块开头的指针。

新分配的内存块的内容未初始化，内存块中的数据为不确定值。

如果为参数为零，则返回值取决于特定的库实现（它可能是空指针，也可能不是空指针）。

参数

内存块的大小，以字节为单位。

是无符号整数类型，size_t。

返回值

成功时，为指向函数分配的内存块的指针。

此指针的类型始终为void*，可以将其转换为所需的数据指针类型。(C++由于其类型检查更为严格，则必须进行强制类型转换)

如果函数未能分配请求的内存块，则返回空指针NULL。

#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    if (p == NULL)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            *(p + i) = i;
        }
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            printf("%d ", *(p + i));
        }
    }
    free(p);
    p = NULL;
    /*
    1.断开指针与动态开辟的空间的联系，避免指针的危险操作
    2.防止对同一块动态空间内存空间的重复释放
    */
    return 0;
}

输出

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

二、free(用于释放动态开辟的空间)

void free(void* ptr);

解除分配内存块

1.若参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么free函数的行为是未定义的。

2.若参数ptr是NULL指针，则free函数什么也不做。

3.free只释放堆区空间，但ptr仍指向那块空间。所以使用完free后要将ptr置为NULL,切断ptr与该内存块的联系。

参数

指向要释放的那块空间的指针（必须指向初始位置）

返回值

无

错误案例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
    if (p == NULL)
    {
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        *(p + i) = i;
    }
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        printf("%d ", *(p++));//这里指针移动
    }
    free(p);//导致free释放的不是初始位置的指针，程序崩溃
    p = NULL;
    return 0;
}

三、calloc

void* calloc(size_t num,size_t num);

分配和零初始化内存块

1.函数的功能是为num个大小为size的元素开辟空间。

2.与malloc的区别只在于calloc会在返回地址前将申请的空间的每个字母初始化为0。

#include <stdio.h>      /* printf, scanf, NULL */
#include <stdlib.h>     /* calloc, exit, free */
int main ()
{
  int i,n;
  int * pData;
  printf ("Amount of numbers to be entered: ");
  scanf ("%d",&i);
  pData = (int*) calloc (i,sizeof(int));
  if (pData==NULL) exit (1);
  for (n=0;n<i;n++)
  {
    printf ("Enter number #%d: ",n+1);
    scanf ("%d",&pData[n]);
  }
  printf ("You have entered: ");
  for (n=0;n<i;n++) printf ("%d ",pData[n]);
  free (pData);
  return 0;
}

四、realloc

void* realloc(void* ptr,size_t size);

重新分配内存块

1.ptr为要调整的内存空间，size为调整后的新大小

2.返回值为调整后的内存块的起始位置

注意事项

1.若ptr指向的空间之后有足够的空间可以追加，则直接追加，然后返回ptr。

2.若ptr指向的空间之后没有足够的内存空间，则realloc函数会重新找一块内存空间，开辟一块满足需求的内存空间，并且把原来内存中的数据拷贝过来，释放旧的内存空间，最后返回新开辟的内存空间的地址。

#include <stdio.h>      /* printf, scanf, puts */
#include <stdlib.h>     /* realloc, free, exit, NULL */
int main ()
{
  int input,n;
  int count = 0;
  int* numbers = NULL;
  int* more_numbers = NULL;
  do {
     printf ("Enter an integer value (0 to end): ");
     scanf ("%d", &input);
     count++;
 
     more_numbers = (int*) realloc (numbers, count * sizeof(int));
 
     if (more_numbers!=NULL) {
       numbers=more_numbers;
       numbers[count-1]=input;
     }
     else {
       free (numbers);
       puts ("Error (re)allocating memory");
       exit (1);
     }
  } while (input!=0);
  printf ("Numbers entered: ");
  for (n=0;n<count;n++) printf ("%d ",numbers[n]);
  free (numbers);
  return 0;
}

五、常见的动态内存分配错误

1.对NULL指针的解引用操作（要进行返回值的判断）

2.对动态开辟空间的越界访问

3.对非动态开辟内存的空间的使用free进行释放

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

（若指针位置发生变化，归位后再进行释放）

5.对同一块动态内存的多次释放

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

六、柔性数组

C99中，结构体中的最后一个元素是未知大小的数组，被称为柔性数组成员。

特点

1.结构体中柔性数组成员前必须至少有一个其他成员。

2.sizeof返回的这种结构体的大小不包括柔性数组的内存大小。

3.包含柔性数组成员的结构体用malloc函数进行内存动态内存的动态分配，并且分配的内存应大于结构体的大小，以适应柔性数组的预期大小。

优势

1.方便内存释放。

2.利于访问速度，减少内存碎片。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct S
{
    int n;
    int arr[];
};
int main()
{
    struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 5 * sizeof(int));
    //给arr分配内存20个字节的空间
    if (ps == NULL)
    {
        return 1;
    }
    //……………………操作
    free(ps);
    ps = NULL;
    return 0;
}

到此这篇关于C语言深入讲解动态内存分配函数的使用的文章就介绍到这了,更多相关C语言动态内存分配内容请搜索脚本之家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脚本之家！