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詳解C語(yǔ)言中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

更新時(shí)間：2022年12月12日 10:02:57 作者：小馬學(xué)習(xí)代碼

對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)我們可以靜態(tài)存儲(chǔ)，也可以動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，兩種方式都有自己特有的好處，這篇文章教我們?nèi)绾瓦M(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?。。?！感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)習(xí)一下

一、動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

1.1為什么要有動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

1.1.1 在c語(yǔ)言中我們普通的內(nèi)存開(kāi)辟是直接在棧上進(jìn)行開(kāi)辟的

int i = 20;//在棧空間上開(kāi)辟四個(gè)字節(jié)
int arr[10]={0}; //在棧中連續(xù)開(kāi)辟四十個(gè)字節(jié)

這樣開(kāi)辟的特點(diǎn)是：

（1）他所開(kāi)辟的空間是固定的

（2）數(shù)組在申明的時(shí)候，必須指定數(shù)組的長(zhǎng)度，它所需要的內(nèi)存在編譯時(shí)分配

但對(duì)于空間的需求，我們有的時(shí)候并不知道，有可能空間開(kāi)大了造成了浪費(fèi)，也有可能空間開(kāi)小了造成棧溢出，這樣我們就需要一個(gè)動(dòng)態(tài)的內(nèi)存管理讓我們需要多少內(nèi)存的時(shí)候開(kāi)辟多少。

1.2動(dòng)態(tài)內(nèi)存介紹

1.2.1malloc 和 free

void* malloc (size_t size);

這個(gè)函數(shù)想內(nèi)存中申請(qǐng)一個(gè)連續(xù)的空間（是在堆中申請(qǐng)），并返回指向這塊空間的指針。

如果開(kāi)辟成功，則返回一個(gè)指向開(kāi)辟好空間的指針。

如果開(kāi)辟失敗，則返回一個(gè)NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。

返回值的類型是 void* ，所以malloc函數(shù)并不知道開(kāi)辟空間的類型，具體在使用的時(shí)候使用者自己來(lái)決定。

如果參數(shù) size 為0，malloc的行為是標(biāo)準(zhǔn)是未定義的，取決于編譯器。

同樣的C語(yǔ)言提供了另外一個(gè)函數(shù)free，專門是用來(lái)做動(dòng)態(tài)內(nèi)存的釋放和回收的

void * free (void * ptr)

free 是用來(lái)釋放動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存的

如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的。

如果參數(shù) ptr 是NULL指針，則函數(shù)什么事都不做。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>  //malloc 和free 都在stdlib.h的頭文件里
int main()
{
    int arr[10] ={0}; //這是在棧中申請(qǐng)連續(xù)的四十個(gè)空間 是靜態(tài)的
    int * arr1;
    int *ptr ;
    ptr =(int*)malloc (10*sizeof(int)); //申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間為40字節(jié)
    if(ptr==NULL) //防止申請(qǐng)空間失敗傳入了空指針
    {
        perror("ptr");
    }
    arr1=ptr;
    free(arr1);  //結(jié)束后要進(jìn)行一個(gè)空間的釋放
    arr1=NULL;      //然后在指向空指針?lè)乐钩霈F(xiàn)了野指針
    //這就是申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的套用過(guò)程
    
    return 0;
}

1.2.2 calloc

c語(yǔ)言同樣的提供了一個(gè)函數(shù)calloc，也是用來(lái)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配

void* calloc (size_t num, size_t size);

函數(shù)的功能是為 num 個(gè)大小為 size 的元素開(kāi)辟一塊空間，并且把空間的每個(gè)字節(jié)初始化為0。

與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會(huì)在返回地址之前把申請(qǐng)的空間的每個(gè)字節(jié)初始化為全0。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>  //malloc 和free 都在stdlib.h的頭文件里
int main()
{
    int arr[10] ={0}; //這是在棧中申請(qǐng)連續(xù)的四十個(gè)空間 是靜態(tài)的
    int * arr1;
    int *ptr ;
    ptr =(int*)calloc (10,sizeof(int)); //申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間為40字節(jié)
    if(ptr==NULL) //防止申請(qǐng)空間失敗傳入了空指針
    {
        perror("ptr");
    }
    arr1=ptr;
    free(arr1);  //結(jié)束后要進(jìn)行一個(gè)空間的釋放
    arr1=NULL;      //然后在指向空指針?lè)乐钩霈F(xiàn)了野指針
    //這就是申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的套用過(guò)程
    
    return 0;
}

1.2.3 realloc

realloc 使我們申請(qǐng)的的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間變得靈活，在申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的時(shí)候，有時(shí)候我們申請(qǐng)的過(guò)大，或者申請(qǐng)的過(guò)小的時(shí)候，我們可以通過(guò)realloc也對(duì)我們申請(qǐng)的空間進(jìn)行一個(gè)合理的調(diào)整改變

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

ptr 是要調(diào)整的內(nèi)存地址
size 調(diào)整之后新大小
返回值為調(diào)整之后的內(nèi)存起始位置

這個(gè)函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎(chǔ)上，還會(huì)將原來(lái)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到新的空間。

這有兩種調(diào)節(jié)：

第一種是在你原來(lái)的內(nèi)存上進(jìn)行了一個(gè)改變（內(nèi)存改變不大），就是在原有的內(nèi)存空間進(jìn)行加大空間。

第二種就是原有空間之后沒(méi)有足夠多的空間時(shí)，擴(kuò)展的方法是：在堆空間上另找一個(gè)合適大小的連續(xù)空間來(lái)使用。這樣函數(shù)返回的是一個(gè)新的內(nèi)存地址。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>  //malloc 和free 都在stdlib.h的頭文件里
int main()
{
    int arr[10] ={0}; //這是在棧中申請(qǐng)連續(xù)的四十個(gè)空間 是靜態(tài)的
    int * arr1;
    int *ptr ;
    ptr =(int*)calloc (10,sizeof(int)); //申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間為40字節(jié)
    if(ptr==NULL) //防止申請(qǐng)空間失敗傳入了空指針
    {
        perror("ptr");
    }
    arr1=ptr;
    arr1 =(int*)realloc (arr1,10000);  //改變?cè)械膬?nèi)存空間
    free(arr1);
    arr1=NULL;
    ptr=NULL; 
    return 0;
}

1.3常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

1.3.1對(duì)NULL指針解引用操作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int *ptr;
    ptr=(int*)malloc(sizeof(int));
    *ptr=1;  //這里有可能申請(qǐng)失敗 ，但我這沒(méi)有失敗，為了以防萬(wàn)一還是需要進(jìn)行判斷一下，正確的申請(qǐng)?jiān)谏厦?
    free(ptr);
    ptr=NULL;
    
    
    return 0;
}

1.3.2對(duì)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的越界

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>  //malloc 和free 都在stdlib.h的頭文件里
int main()
{
    int *ptr ;
    ptr =(int*)malloc(40); //申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間為40字節(jié)
    if(ptr==NULL) //防止申請(qǐng)空間失敗傳入了空指針
    {
        perror("ptr");
    }
    
    for(int i=0;i<=11;i++)
    {
        *(ptr+i)=i;   //申請(qǐng)的是四十個(gè)字節(jié)，這里產(chǎn)生了越界
    }
    for(int i=0;i<=11;i++)
    {
        printf("%d ",*(ptr+i));
    }
    free(ptr);
    ptr=NULL;
    return 0;
}

1.3.3對(duì)非動(dòng)態(tài)空間進(jìn)行釋放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int *p;
    *p=10;  
    free(p);  //這里的p并不是動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間仍然進(jìn)行了釋放
    return 0;
}

1.3.4 動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的部分釋放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int *p=(int*)malloc(sizeof(int)*2);
    if(p==NULL)
    {
        perror("p");
    }
    p++;
    free(p); //這里的p的地址并不是起始地址，只是進(jìn)行了部分的釋放
    p=NULL;
   
}

1.3.5對(duì)一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存進(jìn)行多次釋放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int *p=(int*)malloc(sizeof(int)*2);
    if(p==NULL)
    {
        perror("p");
    }
    
    free(p);
   // ～～～～～～～～～～
    free(p);  //  已經(jīng)釋放p了有進(jìn)行了釋放
    p=NULL;
   
}

這個(gè)真的有可能發(fā)生，當(dāng)我們代碼寫的比較長(zhǎng)的時(shí)候，我們有可能忘了我們是否已經(jīng)釋放這塊空間，就有可能進(jìn)行重復(fù)的釋放，這是不正確的，而解決他的方法是，當(dāng)我們釋放了一塊空間后，一定讓他指為空指針。

1.3.6動(dòng)態(tài)內(nèi)存忘記釋放（內(nèi)存泄漏）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void test(int *p)
{
     p=(int*)malloc(sizeof(int)*2);
    if(p==NULL)
    {
        perror("p");
    }
}
int main()
{
    int *ptr;
    test(ptr); //這里就是沒(méi)有對(duì)內(nèi)存進(jìn)行釋放
   
}

總結(jié)：

對(duì)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存還是比較重要的，因?yàn)槎训目臻g是比棧的空間的是大的，同時(shí)我們要知道，動(dòng)態(tài)的是可以進(jìn)行修改的，我們需要多少內(nèi)存就可以開(kāi)辟多少內(nèi)存，防止了內(nèi)存的浪費(fèi)，但是我們?cè)谏暾?qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的時(shí)候一定要防止一些不必要的錯(cuò)誤不然就會(huì)得不償失。

以上就是詳解C語(yǔ)言中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C語(yǔ)言動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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