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  • C语言动态内存分配的详解 1.为什么使用动态内存分配 数组在使用的时候可能造成内存浪费,使用动态内存分配可以解决这个问题。 2. malloc和free C函数库提供了两个函数,malloc和free,分别用于执行动态内存分配和...
  • 主要介绍了C语言 动态内存分配的详解及实例的相关资料,需要的朋友可以参考下
  • c语言动态内存分配

    千次阅读 2019-01-03 23:00:21
    这些内存中,有些是自动分配的(栈),有些是在编译时就确定好的(静态区),c语言还可以实现动态的/运行时的内存分配,提高程序的灵活性。 c语言动态内存分配的主要工具是stdlib.h中的malloc()、calloc()和free()...

    动态内存分配是许多高级程序设计技巧的关键。

    所有程序都必须留下足够的内存来存储程序使用的数据。这些内存中,有些是自动分配的(栈),有些是在编译时就确定好的(静态区),c语言还可以实现动态的/运行时的内存分配,提高程序的灵活性。

    c语言动态内存分配的主要工具是stdlib.h中的malloc()、calloc()和free()函数。

    malloc()函数会向操作系统请求内存块,并返回内存块的首地址。可以用一个指针变量保存这个地址。
    这里注意的是,这个内存块是匿名的,也就是不像int x 那样,x为内存地址的标识符。
    地址的类型为通用指针void *,我们需要为其强制类型转换。但申请失败时,返回值为NULL,所以我们申请完内存后,需要判断是否申请成功。
    malloc的参数为内存的字节大小。

    calloc()函数与malloc函数大体相同,calloc函数接受两个参数,单元数量和单元大小,并且内存块中的值为0;

    有借有还再借不难,free()函数用于释放申请的内存。如果忘记释放,那么可能把指向该内存块的指针搞丢了,我们再也无法操作这个内存,这就是内存泄露问题。

    下面是c primer plus 中的一个示例程序,程序动态分配由用户制定大小和值的double 数组,并把数组打印出来

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(void)
    {
    	double *ptd = NULL;
    	int max;
    	int number;
    	int i = 0;
    
    	puts("What is the maximun number of type double entries?");
    	
    	if(scanf("%d", &max)!=1)
    	{	
    		puts("Number not correctly entered --bye.");
    		exit(EXIT_FAILURE);
    	}
    	
    	ptd = (double *) malloc(max*sizeof(double));
    	if(ptd == NULL)
    	{
    		puts("Memory allocation failed. Goodbye.");
    		exit(EXIT_FAILURE);	
    	}	
    	
    	puts("Enter the values (q to quit):");
    
    	while(i < max && scanf("%lf",&ptd[i]) == 1)
    		++i;
    	
    	printf("Here are you %d entries:\n",number = i);
    	for(i=0 ; i < number ;i++)
    	{
    		printf("%7.2f",ptd[i]);
    			if(i%7 ==6)
    			putchar('\n');	
    	}	
    	
    	if(i%7 !=0)
    		putchar('\n');
    	puts("Done.");
    	free(ptd);
    	ptd = NULL;
    
    	return 0;
    }
    

    下面是转载的

    calloc(), malloc(), realloc(), free(),alloca()

    内存区域可以分为栈、堆、静态存储区和常量存储区,局部变量,函数形参,临时变量都是在栈上获得内存的,它们获取的方式都是由编译器自动执行的。
    利用指针,我们可以像汇编语言一样处理内存地址,C 标准函数库提供了许多函数来实现对堆上内存管理,其中包括:malloc函数,free函数,calloc函数和realloc函数。使用这些函数需要包含头文件stdlib.h。

    四个函数之间的有区别,也有联系,我们应该学会把握这种关系,从而编出精炼而高效的程序。

    在说明它们具体含义之前,先简单从字面上加以认识,前3个函数有个共同的特点,就是都带有字符”alloc”,就是”allocate”,”分配”的意思,也就是给对象分配足够的内存,” calloc()”是”分配内存给多个对象”,” malloc()”是”分配内存给一个对象”,”realloc()”是”重新分配内存”之意。”free()”就比较简单了,”释放”的意思,就是把之前所分配的内存空间给释放出来。
    void *calloc(size_t nobj, size_t size);

    分配足够的内存给nobj个大小为size的对象组成的数组, 并返回指向所分配区域的第一个字节的指针;
    若内存不够,则返回NULL. 该空间的初始化大小为0字节.
    char *p = (char *) calloc(100,sizeof(char));

    void *malloc(size_t size);

    分配足够的内存给大小为size的对象, 并返回指向所分配区域的第一个字节的指针;
    若内存不够,则返回NULL. 不对分配的空间进行初始化.
    char *p = (char *)malloc(sizeof(char));

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

    将p所指向的对象的大小改为size个字节.
    如果新分配的内存比原内存大, 那么原内存的内容保持不变, 增加的空间不进行初始化.
    如果新分配的内存比原内存小, 那么新内存保持原内存的内容, 增加的空间不进行初始化.
    返回指向新分配空间的指针; 若内存不够,则返回NULL, 原p指向的内存区不变.
    char *p = (char *)malloc(sizeof(char));
    p= (char *)realloc(p, 256);

    void free(void *p);

    释放p所指向的内存空间; 当p为NULL时, 不起作用.
    p必先调用calloc, malloc或realloc.

    值得注意的有以下5点:

    (1)通过malloc函数得到的堆内存必须使用memset函数来初始化

    malloc函数分配得到的内存空间是未初始化的。因此,一般在使用该内存空间时,要调用另一个函数memset来将其初始化为全0,memset函数的声明如下:void * memset (void * p,int c,int n) ;

    该函数可以将指定的内存空间按字节单位置为指定的字符c,其中,p为要清零的内存空间的首地址,c为要设定的值,n为被操作的内存空间的字节长度。如果要用memset清0,变量c实参要为0。

    malloc函数和memset函数的操作语句一般如下:

    int * p=NULL;

    p=(int*)malloc(sizeof(int));

    if(p==NULL)

    printf(“Can’t get memory!\n”);

    memset(p,0,siezeof(int));

    (2)使用malloc函数分配的堆空间在程序结束之前必须释放

    从堆上获得的内存空间在程序结束以后,系统不会将其自动释放,需要程序员来自己管理。一个程序结束时,必须保证所有从堆上获得的内存空间已被安全释放,否则,会导致内存泄露。

    我们可以使用free()函数来释放内存空间,但是,free函数只是释放指针指向的内容,而该指针仍然指向原来指向的地方,此时,指针为野指针,如果此时操作该指针会导致不可预期的错误。安全做法是:在使用free函数释放指针指向的空间之后,将指针的值置为NULL。

    (3)calloc函数的分配的内存也需要自行释放

    calloc函数的功能与malloc函数的功能相似,都是从堆分配内存,它与malloc函数的一个显著不同时是,calloc函数得到的内存空间是经过初始化的,其内容全为0。calloc函数适合为数组申请空间,可以将size设置为数组元素的空间长度,将n设置为数组的容量。

    (4)如果要使用realloc函数分配的内存,必须使用memset函数对其内存初始化

    realloc函数的功能比malloc函数和calloc函数的功能更为丰富,可以实现内存分配和内存释放的功能。realloc 可以对给定的指针所指的空间进行扩大或者缩小,无论是扩张或是缩小,原有内存的中内容将保持不变。当然,对于缩小,则被缩小的那一部分的内容会丢失。realloc 并不保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址。相反,realloc 返回的指针很可能指向一个新的地址。

    所以,在代码中,我们必须将realloc返回的值,重新赋值给 p :

    p = (int *) realloc(p, sizeof(int) *15);

    甚至,你可以传一个空指针(0)给 realloc ,则此时realloc 作用完全相当于malloc。

    int* p = (int *)realloc (0,sizeof(int) * 10); //分配一个全新的内存空间,

    这一行,作用完全等同于:

    int* p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);

    (5)关于alloca()函数

    还有一个函数也值得一提,这就是alloca()。其调用序列与malloc相同,但是它是在当前函数的栈帧上分配存储空间,而不是在堆中。其优点是:当 函数返回时,自动释放它所使用的栈帧,所以不必再为释放空间而费心。其缺点是:某些系统在函数已被调用后不能增加栈帧长度,于是也就不能支持alloca 函数。尽管如此,很多软件包还是使用alloca函数,也有很多系统支持它。

    总结:应用时候需要记得,只有calloc可以指定个数和大小,而且能够对分配内存进行初始化,其余函数均不会对内存进行初始化工作,需要自行调用memset()函数.

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  • C语言动态内存分配函数

    万次阅读 多人点赞 2019-06-02 23:46:57
    目录 1.malloc()2.free()3.calloc()4.realloc()5....所开辟的内存是在栈中开辟的固定大小的 ,如a是4字节 ,数组b是40字节 ,并且数组在申明时必须指定其长度 , 因为数组的内存是在编译时分配好的 . 如果我们想在...

    目录

    1.malloc()
    2.free()
    3.calloc()
    4.realloc()
    5.小结


     在C中我们开辟内存空间有两种方式 :
    1.静态开辟内存 : 例如:

    int a;
    int b[10];

     这种开辟内存空间的特点是
    所开辟的内存是在栈中开辟固定大小的 ,如a是4字节 ,数组b是40字节 ,并且数组在申明时必须指定其长度 , 如果是全局数组的话,内存是在编译时分配好的,如果是局部变量数组的话,运行时在栈上静态分配内存。不管是全局数组还是局部数组,它们都有一个特点,那就是数组大小是确定的,是代码中写死的。那如果我们想在程序运行时才确定一个数组的大小 , 前两种在栈上分配内存的方法显然是不行的 , 举个例子 :

    int n;
    scanf("%d", &n);
    int a[n];

    这样编写会在编译时出错 , 编译器会提醒[ ]中应为常量表达式 , 在C中定义数组时可以用的有以下几种 ,例:

    #define N 10
    enum NUM{
    	M=10
    };
    int a1[N];
    int a2[10];
    int a3[M];

    需要注意的是 ,C中const int n =10 ; n并不能作为数组长度定义数组 , 但C++中则可以 , 
    但我们对于开辟空间的需求 , 往往不限于此 , 最常见的定义数组时数组大小在程序运行时才知道的 , 静态开辟就已经无能为力 . 当然有静态开辟 ,肯定也有动态开辟 ,接下来我们就来看动态开辟内存空间

    2.动态开辟内存 :
    在C中动态开辟空间需要用到三个函数 :
    malloc(), calloc(), realloc() ,这三个函数都是向堆中申请的内存空间.
    在堆中申请的内存空间不会像在栈中存储的局部变量一样 ,函数调用完会自动释放内存 , 需要我们手动释放 ,就需要free()函数来完成.
    下面让我们来看看这几个函数各自的特点, 用法, 区别, 联系.

    1.malloc()

    void * malloc(size_t size)

    1).malloc()函数会向中申请一片连续可用内存空间
    2).若申请成功 ,,返回指向这片内存空间的指针 ,若失败 ,则会返回NULL, 所以我们在用malloc()函数开辟动态内存之后, 一定要判断函数返回值是否为NULL.
    3).返回值的类型为void*型, malloc()函数并不知道连续开辟的size个字节是存储什么类型数据的 ,所以需要我们自行决定 ,方法是在malloc()前加强制转 ,转化成我们所需类型 ,如: (int*)malloc(sizeof(int)*n).
    4).如果size为0, 此行为是未定义的, 会发生未知错误, 取决于编译器

    具体怎么用呢 ,举个例子 .

    int *p = NULL;
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    p = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
    if(p != NULL){
        //....需要进行的操作
    }
    

    这时就相当于创建了一个数组 p[n] ,这个n的值并不需要像定义一个普通数组一样必须是常量, 可以使程序运行时得出的, 或是用户输入的


     2.free()

    void free(void* ptr)
    在堆中申请的内存空间不会像在栈中存储的局部变量一样 ,函数调用完会自动释放内存 , 如果我们不手动释放, 直到程序运行结束才会释放, 这样就可能会造成内存泄漏, 即堆中这片内存中的数据已经不再使用, 但它一直占着这片空间, (通俗说就是就是占着茅坑不拉屎), 所以当我们申请的动态内存不再使用时 ,一定要及时释放 .

    1).如果ptr没有指向使用动态内存分配函数分配的内存空间,则会导致未定义的行为。
    2).如果ptr是空指针,则该函数不执行任何操作。
    3).此函数不会更改ptr本身的值,因此它仍指向相同(现在已经无效)的位置(内存)
    4).free()函数之后需要将ptr再置空 ,即ptrNULL;如果不将ptr置空的话 ,后面程序如果再通过ptr会访问到已经释放过无效的或者已经被回收再利用的内存, 为保证程序的健壮性, 一般我们都要写ptrNULL;

    注意 : free()不能重复释放一块内存, 如:

    free(ptr);
    free(ptr);

     是错的, 已经释放过的内存不能重复释放, 会出现内存错误 .

    free()具体用法, 举个例子 :

    int *p = NULL;
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    p = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
    if(p != NULL){
        //....需要进行的操作
    }
    //操作完成 ,不再使用这片内存空间
    free(p);
    p = NULL;

     


     

     3.calloc()

    void * calloc(size_t num,size_t size)
    malloc()函数的区别只在于, calloc()函数会在返回地址之前将所申请的内存空间中的每个字节都初始化为0 .

    1).calloc()函数功能是动态分配num个大小(字节长度)为size的内存空间 .
    2).若申请成功 ,,返回指向这片内存空间的指针 ,若失败 ,则会返回NULL, 所以我们在用calloc()函数开辟动态内存之后, 一定要判断函数返回值是否为NULL.
    3).返回值的类型为void*型, calloc()函数虽然分配numsize大小的内存空间 ,但还是不知道存储的什么类型数据 ,所以需要我们自行决定 ,方法是在calloc()前加强制转 ,转化成我们所需类型 ,如: (int*)calloc(num, sizeof(int)).
    4).如果sizenum有一个或都为0, 此行为是未定义的, 会发生未知错误, 取决于编译器

    所以如何我们对申请的内存空间的内容要求初始化,那么可以很方便的使用calloc函数来完成这个需求。
    例如 :


    4.realloc()

    void * realloc(void * ptr,size_t size)

    realloc()函数让动态内存管理更加灵活 .在程序运行过程中动态分配内存大小,  如果分配的太大 ,则浪费空间, 如果太小, 可能还是会出现不够用的情况 .为了合理的利用内存,我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那realloc() 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整(既可以往大调整, 也可以往小了调整) .

    1).ptr为需要调整的内存地址
    2).size为调整后需要的大小(字节数)
    3).若调整成功, 返回值为调整大小后内存的起始位置(也就是指向调整后内存的指针), 若失败(当没有内存可以分配时, 一般不会出现), 则返回NULL, 所以还是要对返回值判空
    4).如果ptr是空指针, 则和malloc()函数一样作用一样

    注意 : realloc()函数在扩大内存空间时有两种情况
    1).ptr所指的内存后有足够的内存空间用来扩展 ,如图 :

    2).ptr所指内存后没有足够的空间来扩展 ,如图 :
     

    当第二种情况时, 若申请新的内存空间成功, 会将ptr所指向的内存中的内容拷贝到新的内存空间中, ptr所指向的内存会被释放, 返回新得内存地址, 若不成功 ,ptr 所指内存不会被释放, 函数返回NULL


    5.小结

    1).malloc()calloc()函数用法一样, 唯一的区别是calloc()会对所申请内存的每个字节初始化为0

    2).malloc()calloc(), realloc()申请的内存不再使用时 ,一定要用free()释放 ,否则会造成内存泄漏

    3).p = realloc(ptr, size)函数返回值不为空时, 释放内存时不需写free(ptr) ,只需写free(p) 

     

     

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    一:传统数组(静态数组)的缺点

    1:数组的长度必须事先指定,并且是常整数,不能是变量 int a[5];2:传统数组程序员无法由程序员释放,只能由系统释放。(并且只能在数组所在函数结束才能释放)3:数组的长度在函数运行期间不能动态的扩充和缩小4:A函数定义的传统数组,在A函数结束时,在B函数中是不能使用的,因为已经释放。也就是传统数组不能跨函数。

    区分:静态存储与内存的静态开辟

    二:为什么要动态分配内存

    用来解决传统数组的四个缺陷

    三:动态内存分配举例,以及动态数组的构造

    方式:malloc函数,在堆开辟空间

    801147853bfe8ec8e1d56f61a05b3b67.png

    1:malloc是由程序员在堆栈动态开辟空间2:返回值开辟空间的首地址,但是类型是void *,需要强制类型转换3:分配的内存空间应该能整除类型所占的字节数4:包含头文件malloc.h5:只能用free(p)来释放p所指向的动态开辟的内存空间。6:对动态内存空间的操作,用*p来操作。7:可以用多个指针指向这个动态空间8:当有多个指针只向这个动态空间时,只能用free一个指针,多次重复释放要被报错9:可以将动态开辟的的内存指针作为函数参数

    问题:p的分配类型是动态的还是静态的?当调用free(p)后,p的内存空间会被释放么?例子:动态构建一个一维数组:

    606a49afb03d97529194a7eaee5daa9a.png

    动态扩充数组的长度,也就是在程序运行时动态扩充:realloc(首地址,总共字节数)

    作用:将原来动态开辟的动态内存重新开辟一个字节数,如果这个数比以前的大,前面的数据保存。如果比原来的小,保留前面的数据。

    b10b6873755cf0ad7cfa20bd340c6366.png

    注意:扩充或者缩放的内存单元是新开辟的内存单元。这个过程中有值的拷贝过程。返回值是新开辟的地址空间首地址。

    四:静态内存和动态内存的比较

    静态开辟的内存:在栈中开辟,由编译器分配,由系统自动释放动态开辟的内存:在堆中开辟,由程序员开辟,由程序员自动释放。

    五:跨函数使用内存的问题

    af8609fd1be0e8ad21f90feed4a4832f.png

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  • C语言实现内存管理,实现malloc() ,free(), 但不会不会像标准库的动态内存分配函数容易引起内存崩溃。
  • C语言 动态内存分配

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    动态内存分配

    在 C 语言中,内存分配方式不外乎有如下三种形式:
    从静态存储区域分配:它是由编译器自动分配和释放的,即内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在,直到整个程序运行结束时才被释放,如全局变量与 static 变量。
    在栈上分配:它同样也是由编译器自动分配和释放的,即在执行函数时,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将被自动释放。需要注意的是,栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,它的运行效率一般很高,但是分配的内存容量有限。
    从堆上分配:也被称为动态内存分配,它是由程序员手动完成申请和释放的。即程序在运行的时候由程序员使用内存分配函数(如 malloc 函数)来申请任意多少的内存,使用完之后再由程序员自己负责使用内存释放函数(如 free 函数)来释放内存。也就是说,动态内存的整个生存期是由程序员自己决定的,使用非常灵活。需要注意的是,如果在堆上分配了内存空间,就必须及时释放它,否则将会导致运行的程序出现内存泄漏等错误。

    内存的动态分配的库函数

    内存的动态分配是通过库函数实现,主要有malloc,calloc,free,realloc等,其头文件为**<stdlib.h>**

    1.malloc

    在这里插入图片描述

    2.calloc

    在这里插入图片描述

    3.realloc

    在这里插入图片描述
    ###### 4.free
    在这里插入图片描述

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