C语言动态内存管理malloc、calloc、realloc、free函数、内存泄漏、动态内存开辟的位置等的介绍

本文主要是介绍C语言动态内存管理malloc、calloc、realloc、free函数、内存泄漏、动态内存开辟的位置等的介绍,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 前言
  • 一、为什么存在动态内存管理
  • 二、动态内存函数的介绍
    • 1. malloc函数
    • 2. 内存泄漏
    • 3. 动态内存开辟位置
    • 4. free函数
    • 5. calloc 函数
    • 6. realloc 函数
    • 7. realloc 传空指针
  • 总结


前言

C语言动态内存管理malloc、calloc、realloc、free函数、内存泄漏、动态内存开辟的位置等的介绍

一、为什么存在动态内存管理

int a = 0;
int arr[5] = {0};
  • 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. 数组在声明的时候,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,上述的编译时开辟空间的方式就不能满足了。
    这时候就只能用动态内存开辟了。

二、动态内存函数的介绍

1. malloc函数

  • malloc 函数需要引入头文件 <stdlib.h>
    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了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
  • size 指的是 size字节 的大小的空间
  • 如果参数 size 为 0, malloc 的行为是标准未定义的,取决于编译器
  1. 动态开辟40个字节大小的空间
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int* p = (int*)malloc(40); // malloc 开辟 40 个字节大小的内存空间// 检验如果 动态内存开辟失败,打印错误信息,终止程序if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i)); // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9}return 0;
}
  1. 需要开辟的内存空间过大返回空指针
    INT_MAX 是定义的一个 21亿多的一个数字
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int* p = (int*)malloc(INT_MAX * 2); // malloc 开辟 INT_MAX * 2 个字节大小的内存空间// 检验如果 动态内存开辟失败,打印错误信息,终止程序if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i)); // Not enough space}return 0;
}

2. 内存泄漏

  1. 如果一个程序在向内存申请空间后,没有释放申请的空间,则在程序结束的时候,系统会自动回收内存空间
  2. 如果一个程序在向内存申请空间后,没有释放申请的空间, 并且程序在持续运行,短时间不结束,此时就存在内存泄漏

3. 动态内存开辟位置

  • 动态内存开辟在堆区
  • 局部变量等开辟在栈区
    在这里插入图片描述

4. free函数

C语言提供了一个函数free,专门是用来做动态内存的释放和回收的

void free (void* ptr);

free 函数是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。
  • malloc 和 free 函数都声明在 <stdlib.h>头文件中。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int* p = (int*)malloc(40); // malloc 开辟 40 个字节大小的内存空间// 检验如果 动态内存开辟失败,打印错误信息,终止程序if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i)); // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9}free(p);p = NULL;return 0;
}
  • free (p) 就会 将申请40个字节的动态内存空间 释放掉。
  • 但是 p 依然存放着 之前接收的动态内存的地址,会变成野指针。
  • 所以 在 释放完p 的空间后 将p 重置为 NULL指针。

5. calloc 函数

C语言还提供另外一个叫 calloc,calloc,函数也用来动态内存分配。

void* calloc(size_t num, size_t size);
  • 函数功能是为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。
  • 需要初始化时,用 calloc, 不需要初始化 用 malloc。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); // 开辟 10 个 int类型大小 的空间if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){// 自动初始化为全 0printf("%d ", *(p + i)); // 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 }free(p);p = NULL;return 0;
}

6. realloc 函数

  • realloc 函数的出现让动态内存管理更加灵活
  • realloc函数可以做到对动态开辟内存大小的调整
void* realloc(void* ptr, size_t size);
  • 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
  • 这个函数调整原内存空间大小的基础上,还会将原来内存中的数据移动到新的空间。
  • realloc在调整内存空间的时候存在两种情况:
    • 1: 原有空间之后有足够大的空间。
    • 2: 原有空间之后的空间不够或被占用。

在这里插入图片描述


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{int* p = (int*)malloc(40); // 开辟 10 个 int类型大小 的空间if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;// 使用for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i + 1;}// 扩容int* str = (int*)realloc(p, 80);if (str != NULL){p = str;}// 使用for (i = 10; i < 20; i++){*(p + i) = i + 1;}for (i = 0; i < 20; i++){printf("%d ", *(p + i)); // 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20}free(p);p = NULL;return 0;
}

7. realloc 传空指针

  • realloc传空指针 和 malloc是等价的。
#include <stdio.h>
int main()
{int* p = realloc(NULL, 40);// 此时 realloc 和 malloc(40)是等价的return 0;
}

总结

C语言动态内存管理malloc、calloc、realloc、free函数、内存泄漏、动态内存开辟的位置等的介绍

这篇关于C语言动态内存管理malloc、calloc、realloc、free函数、内存泄漏、动态内存开辟的位置等的介绍的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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