当前位置: 首页 > news >正文

【c语言进阶】动态内存管理知识大全(下)

在这里插入图片描述

🚀write in front🚀
📜所属专栏c语言学习
🛰️博客主页:睿睿的博客主页
🛰️代码仓库:🎉VS2022_C语言仓库
🎡您的点赞、关注、收藏、评论,是对我最大的激励和支持!!!
关注我,关注我,关注我你们将会看到更多的优质内容!!

在这里插入图片描述

文章目录

  • 前言:
  • 一:经典练习题
    • 1.1:题一:
    • 1.2:题二:
    • 1.3:题三:
    • 1.4:题四:
  • 二:C/C++程序的内存区域的划分
  • 三:柔性数组:
    • 1.柔性数组的特点:
    • 2.柔性数组的使用:
    • 3.柔性数组的优势:
  • 总结:

前言:

  在上一篇文章中,我们讲解了动态内存管理的部分知识:动态内存管理知识大全(上)今天,我们先通过几道题目复习一下,并且学习柔性数组的相关知识!

一:经典练习题

1.1:题一:

下面代码的运行结果是?

void GetMemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

这段代码运行错误,原因如下:

  • GetMemory函数是传值调用,str传给p的时候,p是str的临时拷贝有自己独立的空间,当Germemory函数内部申请了空间后,地址放在p中时,str依然是NULL。当GetMemory函数返回之后,strcpy拷贝的时候,形成了非法访问内存
  • 在GetMemory函数内部,动态申请了内存,但是没有释放,会出现内存泄漏
    在这里插入图片描述
    正确写法:
//方法一:
void GetMemory(char** p)//形参用二级指针接收,此时p里面存的是str的地址
{
	*p = (char*)malloc(100);//*p得到str,让str指向新开辟的空间
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);//址传递
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

//方法二:
char*  GetMemory(char* p)
{
	p=(char*)malloc(100);
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str=GetMemory(str);//址传递
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

1.2:题二:

下面代码的运行结果是?

char* GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

上面代码打印出来的是:烫烫烫烫烫烫烫烫圉7。原因如下:

  • 数组p是一个局部变量,在栈区,根据函数栈帧的知识我们知道,在出 GetMemory 函数的时候,数组 p 的内存空间就被销毁了,还给了操作系统,虽然把这个数组首元素的地址返了回去,但此时再通过地址去访问这一块空间,就成了非法访问。这种问题通常也被叫做返回栈空间地址的问题.

正确代码:

char* GetMemory(void)
{
	char *p= "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

1.3:题三:

下面代码的运行结果是?

void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

  这段代码可以成功打印出hello,但是仔细观察就能发现,这段代码里面之见 malloc 却不见 free 这就是典型的内存泄漏

知识补充:
  肯定有很多家人们会问为什么这里可以直接printf(str),其实啊printf在打印字符串的时候,无论是括号里放进去是“…”的的字符串常量,还是一个字符指针,本质上都是传进去了首元素地址,所以我们printf(“hello”)和直接printf(str)是一样的,因为str装着hello的首元素h的地址。至于为什么以前一定要用%s打印是为了在多种类型变量一起打印时好分别开来。

正确代码:

void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

1.4:题四:

下面代码的运行结果是?

void Test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
	free(str);
	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

这段代码可以成功打印出world。但上面这段代码是有问题的,因为我们已经把 str 给 free 掉了,意思也就是,已经把这块空间归还给操作系统了,这块空间的操作权限属于操作系统。在 free 完后没有把 str 置为空,所以 str 还是指向那块空间,此时的 str 已经变成了一个野指针,后面一些列涉及 str 的操作都属于非法访问。正确的做法是在 free 的后面,把指针置为空。

二:C/C++程序的内存区域的划分

  通过以上的题目我们发现,错误基本都是内存泄漏,非法访问,出函数该栈区被释放出现的问题。所以大家一定要弄清楚哪些在堆区,那些在栈区,这些变量会在什么时候销毁等等问题。

  • 栈区(Stack):在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
  • 堆区(heap):由程序员分配释放管理,一般由 malloc,new等内部存储函数使用, 如果没收回,程序结束时由操作系统收回。创建堆时,一般在堆的头部 用一个字节存放堆的大小;回收堆时,通过查看这个 字节的内容,可得知需要释放的多大的内存。
  • 全局区或静态区:存放 全局变量静态变量程序结束时由系统释放,分为全局初始化区全局未初始化区
  • 常量区:存放 常量结束时由系统释放
  • 程序代码区上面4个区统称数据区:存放运行 或准备运行的程序代码,由系统调度

三:柔性数组:

  在 C99 标准中,结构中的最后一个元素的大小允许是未知大小的数组,而我们就将这个未知大小的数组称为柔性数组,并将这个数组成员称为柔性数组成员

typedef struct A
{
	int a;
	int arr1[0];
	//柔性数组成员
}A;
 
typedef struct B
{
	int b;
	int arr2[];
	//柔性数组成员
}B;

1.柔性数组的特点:

  • 结构中的柔性数组成员前面必须至少存在一个其他成员
  • 柔性数组只能作为结构的最后一个元素,并且柔性数组的大小是不确定的。
  • sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
  • 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。

例如:

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4

  柔性数组只能作为结构的最后一个元素,并且柔性数组的大小是不确定的。其实家人们在看sizeof()结果的时候就可以知道为什么柔性数组前面必须有其他成员了,因为sizeof返回的结构体大小不包括柔性数组的内存,所以如果没有其他成员的话,该结构体所占空间大小为0.这是不可能的。

2.柔性数组的使用:

  既然柔性数组的大小是不确定的,我们如何使用他呢?有了之前的动态内存管理函数的学习,再来研究柔性数组的使用就十分简单了,我们直接来看示例:

typedef struct test
{
	int i;
	int arr[];
}test;
 
int main()
{
	test a;
	//定义test类型结构体a
 
	test* p = (test*)malloc(sizeof(test) + 40);
	//malloc函数的返回值为指针类型,故使用结构体指针test*
	//使用malloc函数动态分配空间:test类型结构体的大小(不包含柔性数组) + 40字节
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		//判断动态内存空间是否开辟成功
		return 1;
	}
 
	//业务处理1:
	p->i = 10;
	int i = 0;
	//给柔性数组元素赋值:
	for (i = 0; i < p->i; i++)
	{
		p->arr[i] = i;
	}
	//打印柔性数组元素:
	for(i=0;i<p->i;i++)
	{
		printf("%d ", p->arr[i]);
	}
	printf("\n");
 
	test* pp = (test*)realloc(p, sizeof(test) + 80);
	//使用realloc函数将结构指针指向的结构a进行扩容
	if (pp == NULL)
	{
		perror("realloc");
		//判断动态内存空间是否扩容成功
		return 1;
	}
 
	//业务处理2:
	pp->i = 20;
	for (i = 0; i < pp->i; i++)
	{
		pp->arr[i] = i + 9;
	}
	for (i = 0; i < pp->i; i++)
	{
		printf("%d ", pp->arr[i]);
	}
	printf("\n");
 
	free(pp);
	pp = NULL;
 
	return 0;
}

在这个示例中,我们首先定义了 test 类型结构体 a,接着使用了 malloc 函数为结构体中的 i与柔性数组分配了动态存储空间;接着在判断非空(动态内存空间分配成功)后给结构体成员 i 与柔性数组 arr 内元素赋值,并进行了打印;再接下来,我们通过使用 realloc 函数包含柔性数组 arr 的结构体 a 扩容,并在扩容后给结构体内各成员重新赋值并打印;最后释放使用完毕的动态内存空间并将指针置空:
在这里插入图片描述

3.柔性数组的优势:

  但是同时我们又发现,我们使用柔性数组的目的在于希望使结构成员的空间变为动态,可大可小,那么为什么我们不将其写成指针由指针成员来指向其它的空间呢?如下:

typedef struct test
{
	int i;
	int* p;
}test;
 
int main()
{
	test* ptr = (test*)malloc(sizeof(test));
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	ptr->p = (int*)malloc(40);
	if (ptr->p == NULL)
	{
		free(ptr->p);
		p=NULL;
		free(ptr);
		ptr = NULL;
		return 1;
	}
 
	return 0;
}

  在这里我们发现,虽然两段代码效果一样,但是大家会发现,柔性数组的只用开辟一次空间,而第二个需要开辟两次!并且释放也是一样。
优点:

  • 方便内存释放
  • 有利于提升访问速度
  • 有利于减少内存碎片

总结:

  加上今天内容的学习,我们就可以将动态内存空间灵活的运用在我们的程序代码之中了。并且通过使用并管理动态内存空间,还可以提高我们代码及程序的灵活性和执行效率,有助于我们写出更加优秀的程序。
  更新不易,辛苦各位小伙伴们动动小手,👍三连走一走💕💕 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要!最后,本文仍有许多不足之处,欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正!

专栏订阅:
每日一题
c语言学习
算法
智力题
更新不易,辛苦各位小伙伴们动动小手,👍三连走一走💕💕 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要!最后,本文仍有许多不足之处,欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正!

在这里插入图片描述

相关文章:

  • 前端实现水印的两种方式(DOM和Canvas)
  • Linux——进程
  • 【看表情包学Linux】冯诺依曼架构 | 理解操作系统 | 基于 Pintos 实现新的用户级程序的系统调用
  • 单链表——简单的增删查改
  • 电子技术——MOS放大器基础
  • 嵌入式 学习
  • 【Linux】vim编辑器的使用
  • 强化学习笔记:基于策略的学习之策略迭代(python实现)
  • 1. Spring 基础入门
  • springboot 分布式全局唯一id的生成-雪花算法snowflake
  • 如何使用VMware虚拟机(带你快速了解)
  • Python---学生管理系统(pyinstaller)
  • 客快物流大数据项目(一百零八):Spring Cloud 技术栈
  • ZYNQ IP核之RAM
  • Day10 C++STL入门基础知识七——案例1【评委打分】
  • 实现windows 窗体的自己画,网上摘抄的,学习了
  • 【跃迁之路】【641天】程序员高效学习方法论探索系列(实验阶段398-2018.11.14)...
  • Angular 响应式表单之下拉框
  • Angularjs之国际化
  • - C#编程大幅提高OUTLOOK的邮件搜索能力!
  • css布局,左右固定中间自适应实现
  • download使用浅析
  • If…else
  • js数组之filter
  • Mysql5.6主从复制
  • mysql外键的使用
  • nodejs调试方法
  • php的插入排序,通过双层for循环
  • python 装饰器(一)
  • windows下mongoDB的环境配置
  • 从setTimeout-setInterval看JS线程
  • 基于Javascript, Springboot的管理系统报表查询页面代码设计
  • 面试遇到的一些题
  • 手写双向链表LinkedList的几个常用功能
  • 听说你叫Java(二)–Servlet请求
  • 小程序开发之路(一)
  • 做一名精致的JavaScripter 01:JavaScript简介
  • Salesforce和SAP Netweaver里数据库表的元数据设计
  • 第二十章:异步和文件I/O.(二十三)
  • 如何正确理解,内页权重高于首页?
  • ###C语言程序设计-----C语言学习(6)#
  • #考研#计算机文化知识1(局域网及网络互联)
  • $.ajax()方法详解
  • (2/2) 为了理解 UWP 的启动流程,我从零开始创建了一个 UWP 程序
  • (Bean工厂的后处理器入门)学习Spring的第七天
  • (env: Windows,mp,1.06.2308310; lib: 3.2.4) uniapp微信小程序
  • (多级缓存)多级缓存
  • (附源码)springboot家庭财务分析系统 毕业设计641323
  • (附源码)springboot猪场管理系统 毕业设计 160901
  • (附源码)小程序 交通违法举报系统 毕业设计 242045
  • (太强大了) - Linux 性能监控、测试、优化工具
  • (一)UDP基本编程步骤
  • (转)大道至简,职场上做人做事做管理
  • (轉貼) 寄發紅帖基本原則(教育部禮儀司頒布) (雜項)
  • .NET Framework 3.5中序列化成JSON数据及JSON数据的反序列化,以及jQuery的调用JSON