C語(yǔ)言中手把手教你動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配
動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配
常見(jiàn)的內(nèi)存分配的錯(cuò)誤
先上一個(gè)內(nèi)存分配的思維導(dǎo)圖:便于聯(lián)想想象，理解：
首先我們介紹一下內(nèi)存分配的方式：
1:在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域中進(jìn)行分配
? ? ? ? 內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)行期間都存在匾嘱。例如全局變量活合，static變量
2:在棧中進(jìn)行分配
? ? ? ? 在執(zhí)行函數(shù)時(shí)闯捎，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建妖碉，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)忽肛，這些存儲(chǔ)但愿自動(dòng)被釋放。效率很高损敷，但是分配的內(nèi)存容量比較有限
3:在堆中進(jìn)行分配
? ? ? ? 在堆上分配也稱(chēng)為動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配：程序在運(yùn)行的時(shí)候用malloc等函數(shù)申請(qǐng)任意多少的內(nèi)存葫笼，程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用free釋放內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的生存期由我們自己決定拗馒，使用非常靈活路星，但是問(wèn)題相對(duì)也比較多；注意：//如果沒(méi)有釋放的話(huà)瘟忱，很容易就會(huì)造成內(nèi)存溢出奥额，因?yàn)槎阎械膬?nèi)存塊是全局的，因此不會(huì)因?yàn)楹瘮?shù)的調(diào)用而結(jié)束
動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配中使用的函數(shù)：
1:malloc函數(shù):需要用到的頭文件malloc.h
void *malloc(size_t size) //————–>返回的是一個(gè)通用類(lèi)型的指針访诱，根據(jù)需要去進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)垫挨；
功能：允許從空閑內(nèi)存池中分配連續(xù)內(nèi)存但不初始化
參數(shù)：size參數(shù)實(shí)際就是一個(gè)所需字節(jié)數(shù)的整數(shù) malloc(20);
返回：若分配成功則返回一個(gè)指向該內(nèi)存塊的指針，在使用時(shí)可根據(jù)需要做強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換触菜，否則返回NULL（空指針）//需要判空
free(p);//釋放內(nèi)存空間,將內(nèi)存釋放出來(lái)給系統(tǒng)九榔；
free函數(shù)與malloc函數(shù)是成對(duì)出現(xiàn)的；
申請(qǐng)malloc的時(shí)候盡量去給它進(jìn)行一下初始化涡相，防止后面出現(xiàn)一些不確定性的東西哲泊；
malloc的生命周期：只要沒(méi)有調(diào)用free這個(gè)函數(shù)，進(jìn)程沒(méi)有結(jié)束催蝗，那么此時(shí)切威，這個(gè)函數(shù)的生命周期就會(huì)一直存在在內(nèi)存中；它是存放在堆空間中的丙号，它不會(huì)因?yàn)槟闳ズ瘮?shù)調(diào)用的結(jié)束自動(dòng)去釋放先朦，堆當(dāng)中的內(nèi)存是全局的
如：int p = (int )malloc(n*sizeof(int)); //在空閑內(nèi)存池中分配連續(xù)內(nèi)存n*sizeof(int)個(gè)字節(jié)的堆內(nèi)存空間
malloc的相關(guān)實(shí)例代碼如下：
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
void out(int *p,int n)
{
? ? int i;
? ? for(i=0;i<n;i++)
? ? {?
? ? ? ? printf("%d",*(p+i));
? ? ? ? printf("---------------\n");
? ? }?
}
int main(void)
{
? ? printf("please input one number:");
? ? int n;
? ? scanf("%d",&n);
? ? //申請(qǐng)
? ? int *p = (int *)malloc(n * sizeof(int));
? ? //內(nèi)存申請(qǐng)成功
? ? if(p != NULL){
? ? ? ? out(p,n);
? ? ? ? int i;
? ? ? ? for(i=0;i<n;i++){
? ? ? ? ? ? *(p+i)=i*i;
? ? ? ? }
? ? ? ? out(p,n);
? ? ? ? //釋放掉堆內(nèi)存
? ? ? ? free(p);
? ? }else{
? ? ? ? //內(nèi)存申請(qǐng)失敗
? ? ? ? printf("malloc is NULL!\n");
? ? }?
? ? return 0;
}
2:calloc函數(shù):需要用到的頭文件stdlib.h
void *colloc(size_t num_elements,size_t element_size);
功能:功能同malloc是一樣的，但是作初始化
參數(shù):num_elements是所需的元素的數(shù)量犬缨，element_size是每個(gè)元素的字節(jié)數(shù)
返回:同malloc函數(shù)一樣
也是需要與free(p)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)使用
calloc相關(guān)代碼如下所示:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
? ? printf("please input one number:");
? ? int n;
? ? scanf("%d",&n);
? ? int *p = (int *)calloc(n,sizeof(int));
? ? if(p!=NULL){
? ? ? ? int i;
? ? ? ? for(i=0;i<n;i++)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? printf("%d ",*(p+i));
? ? ? ? }
? ? ? ? printf("\n");
? ? ? ? free(p);
? ? }else{
? ? ? ? printf("calloc error\n");
? ? }?
? ? return 0;
}
3: realloc函數(shù):需要用到的頭文件(stdlib.h),動(dòng)態(tài)擴(kuò)大縮小申請(qǐng)的內(nèi)存
void *realloc(void *ptr,size_t new_size);
功能:在指針ptr指向的內(nèi)存基礎(chǔ)上擴(kuò)大或者縮小內(nèi)存
參數(shù):ptr是指向先前通過(guò)malloc,calloc和realloc函數(shù)后分配的內(nèi)存塊的指針喳魏，new_size是內(nèi)存塊的新尺寸，可能大于或者小于原有內(nèi)存尺寸怀薛；這個(gè)是追加到new_size的新的內(nèi)存
realloc在C語(yǔ)言中也被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)數(shù)組刺彩；
realloc函數(shù)使用的注意點(diǎn):
1:當(dāng)擴(kuò)展內(nèi)存的時(shí)候，不會(huì)對(duì)添加進(jìn)內(nèi)存塊的字節(jié)進(jìn)行初始化
2:若不能調(diào)整內(nèi)存則返回NULL枝恋，但原有內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是不會(huì)發(fā)生改變的
3:若第一個(gè)參數(shù)為NULL那么功能 等同與malloc函數(shù)创倔，若第二個(gè)參數(shù)為0,那么會(huì)釋放調(diào)用內(nèi)存塊
realloc(NULL,10*size(int)) 等同malloc(10*sizeof(int));
realloc(p,0); 等同于free
4:當(dāng)縮小或者擴(kuò)大內(nèi)存時(shí)，一般不會(huì)對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)焚碌，若無(wú)法擴(kuò)大內(nèi)存塊畦攘，那么啃呢個(gè)會(huì)在別處分配新的內(nèi)存快，然后把舊內(nèi)存塊的數(shù)據(jù)復(fù)制到新塊 中呐能，并將舊塊刪除釋放內(nèi)存念搬；
realloc相關(guān)的的代碼為:
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
void out(int *p ,int n){
? ? int i;
? ? for(i = 0 ;i < n; i++){
? ? ? ? printf("%d\n",*(p+i));
? ? }?
}
int main(void)
{?
? ? //申請(qǐng)4個(gè)字節(jié)的堆內(nèi)存空間，未初始化
? ? int * p = (int *)malloc(5*sizeof(int));
? ? if(p == NULL) exit(1);
? ? *p = 1;
? ? *(p+1)? =2;
? ? p[2] = 3;
? ? p[3] = 4;
? ? p[4] = 5;
? ? out(p,5);
? ? printf("===============\n");
? ? //追加申請(qǐng)10個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間摆出，追加的空間也是未進(jìn)行初始化的
? ? p = (int *)realloc(p,10*sizeof(int));
? ? if(p == NULL) exit(1);
? ? p[6] = 6;
? ? *(p+6) = 7;
? ? *(p+7) = 8;
? ? *(p+8) = 9;
? ? *(p+9) = 10;
? ? out(p,10);
? ? free(p);
? ? //free之后朗徊，將指針置為空
? ? p = NULL;
? ? return 0;
}
4:free函數(shù)
free之后如果還有這塊內(nèi)存地址的話(huà)，此時(shí)這塊內(nèi)存歸還給了系統(tǒng)偎漫，（可能這塊內(nèi)存還處于一個(gè)空閑狀態(tài)）但是還是可以對(duì)其進(jìn)行操作爷恳。里面的值短暫的會(huì)保留。
free之后象踊，申請(qǐng)內(nèi)存的那個(gè)指針就會(huì)變成野指針(聲明了温亲，但是沒(méi)有任何指向的指針)，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)野指針錯(cuò)誤杯矩；
所以盡量在操作之后：將指針置為NULL
p=NULL栈虚；
注意：申請(qǐng)和釋放是成對(duì)的，所以程序是不能進(jìn)行多次free的史隆，否則會(huì)崩潰的
常見(jiàn)的內(nèi)存錯(cuò)誤：
1:段錯(cuò)誤
使用未分配成功的內(nèi)存
避免方式：在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為NULL魂务；
引用分配成功但尚未初始化的內(nèi)存
避免方式：賦予初值，即便是賦予零值也不可省略
內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化泌射，但操作越過(guò)了內(nèi)存的邊界
避免：注意下表的使用不能超出邊界
忘記釋放內(nèi)存粘姜，造成內(nèi)存泄露
避免方式：申請(qǐng)內(nèi)存的方式和釋放內(nèi)存的方式需要成雙成對(duì)
釋放內(nèi)存之后卻繼續(xù)去使用這一塊內(nèi)存
避免方式：使用free內(nèi)存之后，把指針置為NULL熔酷；
內(nèi)存錯(cuò)誤的注意點(diǎn)：
指針消亡了孤紧，并不表示它所指向的內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放,(在free之前，直接將指針設(shè)為NULL)拒秘；
內(nèi)存釋放了号显，并不代表指針會(huì)消亡或者成了NULL指針；(在free之后翼抠，指針并沒(méi)有進(jìn)行NULL設(shè)置)
野指針：
野指針的形成是指針變量沒(méi)有被初始化咙轩，任何指針變量剛被創(chuàng)建的時(shí)候不會(huì)自動(dòng)成為NULL指針，它的缺省值是最忌的阴颖，它會(huì)亂指一氣
指針變量在創(chuàng)建的同時(shí)應(yīng)當(dāng)被初始化活喊，要么將指針設(shè)置為NULL，要么讓它指向合法內(nèi)存
free內(nèi)存塊之后量愧，需要將指針設(shè)置為NULL钾菊，如果沒(méi)有設(shè)置為NULL，也會(huì)出現(xiàn)“野指針”偎肃，它是指向“垃圾”內(nèi)存的指針煞烫；
多次free內(nèi)存塊，是會(huì)導(dǎo)致程序崩潰的
重要的事說(shuō)三遍~~~~
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