保姆级教学 - C语言 之 动态内存管理

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目录

为什么会有动态内存的分配

 malloc 和 free

动态内存开辟的函数：malloc函数

动态内存的释放和回收：free函数 

calloc 和 realloc

动态内存分配：calloc函数

让动态内存管理更加灵活：realloc函数

 relloc调整空间成功的两种情况

 常见动态内存的错误

1）对NULL指针的解引用操作

错误示范

正确使用

2）对内存开辟空间的越界访问

错误示范

正确使用

3）对非动态开辟内存使用free释放

错误示范

正确使用

4）使用free释放一块动态开辟内存的一部分

错误示范

正确使用

5）对同一块动态内存的多次释放

错误示范

正确使用

6）动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

错误示范

正确使用

 柔性数组

柔性数组的介绍

涉及到柔性数组的特点

代码①段

​编辑 

代码②段

两段代码的区别

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为什么会有动态内存的分配

看下面代码：

①创建一个整型叫a并初始化赋值为10 

②创建一个10个元素的数组，并全部初始化为0

int main(){int a = 10;         //在栈区空间开辟了四个字节int arr[10] = { 0 };//在栈区空间连续开辟了10*4=40个字节return 0;}

于是我们发现上述开辟空间有两个特点：

①开辟空间大小是固定的；

②数组开辟空间是连续有长度的，且确定了空间大小不能改

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 malloc 和 free

malloc和free函数都需要包含头文件：include<stdlib.h>

动态内存开辟的函数：malloc函数

函数原型：void* malloc(size_t size);

作用：malloc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

注：返回值为void*，malloc函数开辟空间的类型由使用者自己决定

动态内存的释放和回收：free函数 

函数原型：void* free(*ptr)

作用：free函数释放动态开辟的内存

注：

①如果ptr指向的空间不是开辟动态内存的，则free函数的行为是未定义的

②如果ptr是NULL指针则函数什么事都不做

#include<stdlib.h>int main(){//int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;//如果是空指针，返回1，下面代码不再执行}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){//赋值*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i));}//释放空间free(p);p = NULL;//为了避免p成为野指针，最后要把p设置为空指针return 0;}

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calloc 和 realloc

动态内存分配：calloc函数

函数原型：void* calloc(size_t num,size_t size);

calloc和malloc函数的区别是：calloc函数可以把开辟的每一个值初始化为0

calloc和malloc函数的共同点是：能调整空间

让动态内存管理更加灵活：realloc函数

函数原型：void*（void* ptr,size_t size）;

其中ptr是要调整内存地址，size是调整之后的新大小

作用：对动态开辟内存大小做灵活的调整

int main(){int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;//如果是空指针，返回1，下面代码不再执行}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i));//打印出来10个都是0，说明calloc函数是初始化值为0}int* ptr = (int*)realloc(p, 12);if (ptr == NULL){perror("realloc");//realloc调整空间失败返回NULLreturn 1;}else{p = ptr;}//释放空间free(p);p = NULL;//为了避免p成为野指针，最后要把p设置为空指针return 0;}

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 relloc调整空间成功的两种情况

 

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 常见动态内存的错误

1）对NULL指针的解引用操作

错误示范

正确使用

int main(){int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//对p判断是否为空指针if (p == NULL){perror("malloc");return 1;//如果是空指针，返回1，下面代码不再执行}//使用*p = 20;//释放空间free(p);p = NULL;//为了避免p成为野指针，最后要把p设置为空指针return 0;}

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2）对内存开辟空间的越界访问

错误示范

正确使用

开辟内存空间多少，使用的时候就要对应多少

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3）对非动态开辟内存使用free释放

错误示范

p取非动态内存，然后p在非动态内存使用free释放

正确使用

free函数原型：void* free(*ptr)

作用：free函数释放动态开辟的内存

如果ptr指向的空间不是开辟动态内存的，则free函数的行为是未定义的

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4）使用free释放一块动态开辟内存的一部分

错误示范

p 不再指向动态内存的起始位置

正确使用

free函数释放时p要指向动态内存的起始位置

 

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5）对同一块动态内存的多次释放

错误示范

正确使用

开辟动态内存使用完后一定要释放，并把p设置为空指针

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6）动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

错误示范

正确使用

忘记释放不再使⽤的动态开辟的空间会造成内存泄漏

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 柔性数组

柔性数组的介绍

概念：在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【柔性数组】成员

我们先来看一段代码

struct st{int i;int arr[0];//柔性数组成员};int main(){printf("%zd\n", sizeof(struct st));return 0;}

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这段代码输出什么？

答案：4 

为什么？

涉及到柔性数组的特点

1）sizeof返回的结构大小不包括柔性数组的内存

2）结构中的柔性数组成员前面必须至少一个成员

以上两点都很好的解释上面👆的代码

3）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

让我们接着讨论第三个特点

让我们想想，为什么要用柔性数组？

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 我们来看👇下面代码，代码有点长，每一段代码我注释了，供大家食用

代码①段

#include<stdlib.h>//结构体struct st{char ch;int i;int arr[0];};int main(){//printf("%zd\n", sizeof(struct st));//8//结构体指针+malloc函数开辟空间struct st* p = (struct st*)malloc(sizeof(struct st) + 10 * sizeof(int));                                //               8  + 10 * 4 = 48//判断p是否为空指针if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}//给结构体的成员赋值p->i = 66;p->ch = 'b';int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){p->arr[i] = i;}//数组空间不够，realloc函数使用struct st* ptr = realloc(p, sizeof(struct st) + 15 * sizeof(int));if (ptr == NULL){perror("realloc");return 1;}else{p = ptr;}//继续使用for (i = 10; i < 15; i++){ptr->arr[i] = i;}//打印输出for (i = 0; i < 15; i++){printf("%d ", ptr->arr[i]);}printf("\n");printf("%d\n%c\n", ptr->i, ptr->ch);//释放空间free(ptr);ptr = NULL;return 0;}

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控制台结果显示

 

🆗，我们接着讨论为什么叫柔性数组？

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代码②段

//结构体struct st{char ch;int i;int *arr;};int main(){//printf("%zd\n", sizeof(struct st));//12//结构体指针+malloc函数开辟空间struct st* p = (struct st*)malloc(sizeof(struct st));                                //判断p是否为空指针if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}//给结构体的成员赋值p->i = 66;p->ch = 'b';p->arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (p->arr == NULL){perror("malloc.2");return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){p->arr[i] = i;}//数组空间不够，realloc函数使用int* ptr = (int*)realloc(p->arr, 15 * sizeof(int));if (ptr == NULL){perror("realloc");return 1;}else{p->arr = ptr;}//继续使用for (i = 10; i < 15; i++){p->arr[i] = i;}//打印输出for (i = 0; i < 15; i++){printf("%d ", p->arr[i]);}printf("\n");printf("%d\n%c\n", p->i, p->ch);//释放空间free(p->arr);p->arr = NULL;free(p);p = NULL;return 0;}

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两段代码的区别

 

 

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 ①段代码的两个优点

①方便内存释放

②利于访问速度

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完结！！！
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“不要取轻信别人定义的你们自己，只有你们可以自己定义你们自己”。

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