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  • 动态内存分配

    2018-10-10 18:16:14
    指针可以存放其它变量的地址,此外还有一种用法,就是保存一系列内存位置所在地址,这块内存,在编译期并不对应某个变量的变量名,而是等到程序运行起来后,再有系统做动态分配,这样的内存...动态内存分配特点: [...
    • 指针可以存放其它变量的地址,此外还有一种用法,就是保存一系列内存位置所在地址,这块内存,在编译期并不对应某个变量的变量名,而是等到程序运行起来后,再有系统做动态分配,这样的内存有时被称为堆(Heap)。

    • 静态内存分配:使用的是栈(Stack)空间内存,只需在编程的时候直接声明即可。缺陷:很多时候,会浪费大量内存空间,在少数情况下,当定义的数组不够大时,可能引起下标越界错误。

    • 动态内存分配特点:

    [1].不需要预先分配内存空间。

    [2].分配的控件可根据程序需要扩大/缩小。

    [3].动态内存分配的生存期由我们自己决定。注意:如果没有释放的话,很容易造成内存溢出,因为heap中的内存块是全局的,不会随函数的调用而结束。


    • 动态内存分配相关函数:

    C语言:

    [1]malloc函数:

    头文件:malloc.h / stdlib.h

    void * __cdecl malloc(_In_ size_t _Size);

    功能:允许从空闲内存池中分配连续内存但不初始化

    参数:typedef _W64 unsigned int   size_t;

    返回:分配成功,返回指向该内存块的指针,在使用时可根据需要进行强转,否则返回NULL,在使用时需要判空

    例:int* Ptr = (int* )malloc(n*sizeof(int)); //在空闲内存池中分配连续内存n*sizeof(int)个字节的堆内存空间

    注:__cdecl :C Declaration,表示C语言默认的函数调用方法:所有参数从右到左依次入栈,这些参数由调用者清除,称为手动清栈。

    _In_宏,告诉我们,该变量或参数是输入值,即必须给这个变量填写好以后提交给某个函数去执行。

    [2]calloc函数:

    头文件:malloc.h / stdlib.h

    void * __cdecl calloc(_In_ size_t _Count, _In_ size_t _Size);

    功能:允许从空闲内存池中分配连续内存并初始化为0.

    参数:_Count是所需元素的数量, Size每个元素的字节数

    返回:分配成功,返回指向该内存块的指针,在使用时可根据需要进行强转,否则返回NULL,在使用时需要判空

    例:int *CPtr = (int *)calloc(10, sizeof(int));

    [3]realloc 函数

    头文件:malloc.h / stdlib.h

    void * __cdecl realloc(_Post_ptr_invalid_ void * _Memory, _In_ size_t _NewSize);

    功能:在指针_Memory指向的内存基础上扩大或缩小内存(更改已经配置的内存空间),但不初始化。

    参数:_Memory是先通过malloc,calloc,realloc函数分配内存块后的指针,NewSIze是内存块的新尺寸。

    返回:如果调用成功,不管当前内存段后面的空闲空间是否满足要求,都会释放掉原来的指针,重新返回一个指针,虽然返回的指针有可能和原来的指针一样,即不能再次释放掉原来的指针。如果申请失败,则返回NULL,此时,原来的指针仍然有效。

    注:

    ①如果当前的内存段后面有需要的内存空间,则直接扩展这段内存空间,realloc()将返回原指针。

    ②如果当前内存段后面的空闲字节不够,则使用堆中第一个能够满足这一要求的内存块,将目前的数据复制到新的位置,并将原来的数据块释放掉,返回新的内存块位置。

    ③如果申请失败,则返回NULL,此时,原来的指针仍然有效。

    ④若第一个参数为NULL,那么功能等同于malloc函数,若第二个参数为0,那么会释放调用的内存块。例:

        realloc(NULL,10*sizeof(int)); //等同malloc(10*sizeof(int));
    
        realloc(Ptr,0); //等同于free

     

    示例:

    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    void _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
    {
         unsigned int n = 10;
         int* Ptr = (int* )malloc(n * sizeof(int)); //在空闲内存池中分配连续内存n*sizeof(int)个字节的堆内存空间
         if (Ptr != NULL)
         {
             memset(Ptr, 10, n*sizeof(int));
         }
         else
         {
             exit(1);
         }
    
         //重新分配内存空间,如果分配成功的话,就释放Ptr指针,
         //但是并没有将Ptr指针赋为NULL,也就是说释放掉的是系统分配的堆空间,
         //和该指针没有直接的关系,现在仍然可以用Ptr来访问这部分堆空间,只是
         //现在的堆空间已经不属于该进程的了
        int *CPtr = (int *)realloc(Ptr, (n+5) * sizeof(int));
        if (NULL == CPtr)
        {
            exit(1);
        }
        //初始化,一个字节一个字节地将整个数组设置为一个指定的值。
        memset(CPtr, NULL, n*sizeof(int));
    
        //只需释放CPtr,在调用realloc时,Ptr已经释放掉了。
        free(CPtr);
    
        getchar();
    }

    [4]free函数:

    void   __cdecl free(_Post_ptr_invalid_ void * _Memory);

    功能:释放内存空间,将内存释放出来给系统。

    说明:

    ①free与malloc是成对出现的。

    ②malloc申请时,尽量进行初始化,防止后面出现的不确定性的东西。

    ③malloc的生命周期,只要没有调用free,进程没有结束,这个函数的生命周期就会一直存在在内存中。

    ④free之后如果还有这块内存地址的话,此时该内存内存归还给了系统(可能这块内存还处于一个空闲状态),但是还可以对其进行操作,里面的值会短暂的保留。

    free之后,申请内存的那个指针就会变成野指针(声明了,但是没有任何指向的野指针),有时候会出现野指针错误;所以尽量在操作之后,将指针置为NULL。

              ⑤申请和释放是成对的,所以程序是不能进行多次free的,否则会崩溃。

    C++语言:

    New-delete是C++的关键字,同时也是操作符

    [1] new用法

    ①new的过程:

    当我们使用关键字new在堆上动态创建一个对象时,它实际上做了三件事:获得一块内存空间、调用构造函数、返回正确的指针。如果我们创建的是简单类型的变量,那么第二步会被省略。

    开辟单变量地址空间:

    使用new运算符时必须已知数据类型,new运算符会向系统堆区申请足够的存储空间,如果申请成功,就返回该内存块的首地址,如果申请不成功,则返回零值。

    一般使用格式:

    格式1:指针变量名=new 类型标识符;

    格式2:指针变量名=new 类型标识符(初始值);

    格式3:指针变量名=new 类型标识符 [内存单元个数]

    说明:格式1和格式2都是申请分配某一数据类型所占字节数的内存空间;但是格式2在内存分配成功后,同时将一初值存放到该内存单元中;而格式3可同时分配若干个内存单元,相当于形成一个动态数组。

    开辟数组空间

    对于数组进行动态分配的格式为:

           指针变量名=new 类型名[下标表达式];
                      delete [ ]
    指向该数组的指针变量名;

     两式中的方括号是非常重要的,两者必须配对使用,如果delete语句中少了方括号,因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的指针,会产生回收不彻底的问题(只回收了第一个元素所占空间),加了方括号后就转化为指向数组的指针,回收整个数组。

    delete []的方括号中不需要填数组元素数,系统自知。即使写了,编译器也忽略。

    请注意下标表达式不必是常量表达式,即它的值不必在编译时确定,可以在运行时确定。

        一维: int *a = new int[100];    //开辟一个大小为100的整型数组空间

        二维: int **a = new int[5][6]

        三维及其以上:依此类推.

        一般用法: new 类型 (初值)

    [2]delete用法

    删除单变量地址空间

        int *a = new int;
    
        delete a;   //释放单个int的空间

    ②删除数组空间

        int *a = new int[5];
    
        delete []a;    //释放int数组空间

     

    [3]使用注意事项:

    new delete都是内建的操作符,语言本身所固定了,无法重新定制。

    动态分配失败,则返回一个空指针(NULL),表示发生了异常,堆资源不足,分配失败。

    指针删除与堆空间释放。删除一个指针pdelete p;)实际意思是删除了p所指的目标(变量或对象等),释放了它所占的堆空间,而不是删除p本身(指针p本身并没有撤销,它自己仍然存在,该指针所占内存空间并未释放),释放堆空间后,p成了空指针。

    内存泄漏(memory leak)和重复释放。newdelete 是配对使用的, delete只能释放堆空间。如果new返回的指针值丢失,则所分配的堆空间无法回收,称内存泄漏,同一空间重复释放也是危险的,因为该空间可能已另分配,所以必须妥善保存new返回的指针,以保证不发生内存泄漏,也必须保证不会重复释放堆内存空间。

    动态分配的变量或对象的生命期。我们也称堆空间为自由空间(free store),但必须记住释放该对象所占堆空间,并只能释放一次,在函数内建立,而在函数外释放,往往会出错。

    要访问new所开辟的结构体空间,无法直接通过变量名进行,只能通过赋值的指针进行访问。

    用delete释放了内存之后,立即将指针设置为NULL,防止产生“野指针”。

    [4]常见的内存错误:

    (1)使用未分配成功的内存
               避免方式:在使用内存之前检查指针是否为NULL;

    (2)引用分配成功但尚未初始化的内存
               避免方式:赋予初值,即便是赋予零值也不可省略

    (3)内存分配成功并且已经初始化,但操作越过了内存的边界
               避免:注意下表的使用不能超出边界

    (4)忘记释放内存,造成内存泄露
               避免方式:申请内存的方式和释放内存的方式需要成双成对

    (5)释放内存之后却继续去使用这一块内存
               避免方式:使用free内存之后,把指针置为NULL;

    内存错误的注意点:

    指针消亡了,并不表示它所指向的内存会被自动释放,(在free之前,直接将指针设为NULL); 
               内存释放了,并不代表指针会消亡或者成了NULL指针;(在free之后,指针并没有进行NULL设置);

    野指针:

    ①野指针的形成是指针变量没有被初始化或指向已删除的内存,任何指针变量刚被创建的时候不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,会乱指一气。

    ②指针变量在创建的同时应当被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法内存。

    ③ free内存块之后,需要将指针设置为NULL,如果没有设置为NULL,也会出现“野指针”,它是指向“垃圾”内存的指针。多次free内存块,是会导致程序崩溃的。

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  • c语言 动态内存分配

    千次阅读 多人点赞 2021-02-25 13:58:48
    动态内存分配数据类型总览内存分配1 整形内存分配2浮点数内存分配 数据类型总览 内存分配 1 整形内存分配 原码: 直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制。其中最高位为符号位 正数为1 负数为0. 反码: 将原码...

    数据类型总览

    在这里插入图片描述

    内存分配

    1 整形内存分配

    1. 原码:
      直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制。其中最高位为符号位 正数为1 负数为0.
    2. 反码:
      将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到了。
    3. 补码:
      反码+1就得到补码。

    在这里插入图片描述
    注意 : 所有的操作都是对补码进行的 因为计算机操作是对内存中的补码进行的
    在这里插入图片描述

    2浮点数内存分配

    先看这个例子
    在这里插入图片描述
    本例可以看出 整形的9 用浮点数的读取方式 他的数值就出现了 天翻地覆的变化 同样 浮点数的9用整形的方式读取也出现了类似的情况。
    由此可见 浮点数的存储方式和整形的存储方式是不一样的。
    根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会) 754,任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式:

    1. (-1)^S * M * 2^E
    2. (-1)^s表示符号位,当s=0,V为正数;当s=1,V为负数。
    3. M表示有效数字,大于等于1,小于2
    4. 2^E表示指数位

    存储模型示意图
    举例来说: 十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 1.01×2^2 。 那么,按照上面V的格式,可以得出s=0,
    M=1.01,E=2。
    十进制的-5.0,写成二进制是 -101.0 ,相当于 -1.01×2^2 。那么,s=1,M=1.01,E=2。
    注意!!!!

    1. 这里的^ 表示多少次方
    2. 不可与十进制混淆 这里的1.01为二进制数 每乘以2小数点往后靠一位
    3. 在计算机内部保存M时,默认这个数的第一位总是1,因此可以被舍去,只保存后面的xxxxxx部分
      比如保存1.01的时候,只保存01,等到读取的时候,再把第一位的1加上去。这样做的目的,是节省1位有效数字。
      以32位浮点数为例,留给M只有23位,将第一位的1舍去以后,等于可以保存24位有效数字
      E的特殊情况讨论
      首先,E为一个无符号整数(unsigned int) 这意味着,如果E为8位,它的取值范围为0~255;如果E为11位,它的取值范围为0~2047。但是,我们知道,科学计数法中的E是可以出现负数的,所以IEEE 754规定,存入内存时E的真
      实值必须再加上一个中间数,对于8位的E,这个中间数是127;对于11位的E,这个中间数是1023。比如,2^10的E
      是10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。
      指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:
    4. E不全为0或不全为1
      这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数E的计算值减去127(或1023),得到真实值,再将有效数字M前
      加上第一位的1。 比如: 0.5(1/2)的二进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移1位,
      则为1.0*2^(-1),其阶码为-1+127=126,表示为01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位
      00000000000000000000000,则其二进制表示形式为:
    5. E全为0
      这时,浮点数的指数E等于1-127(或者1-1023)即为真实值, 有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为
      0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0,以及接近于0的很小的数字。
    6. E全为1
      这时,如果有效数字M全为0,表示±无穷大(正负取决于符号位s);
      现在我们在回过头看例题
      首先我们先得出9的
      在这里插入图片描述
      同理可以得出
      在这里插入图片描述

    3字符型内存分配

    字符型存放的是字符对应的ascII码表的值
    在这里插入图片描述

    大小端的判断

    定义

    1. 大端存储:就是把一个数的低位字节序的内容存放到高地址处,高位字节序的内容存放在低地址处。

    2. 小端存储:就是把一个数的低位字节序的内容存放到低地址处,高位字节序的内容存放在高地址处。
      高位 低位
      在这里插入图片描述

    我们观察 得知
    在这里插入图片描述
    我们的vs2019 存储为小端存储
    如何设计代码区分 存储方式呢

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    
    #include<stdio.h>
    int Differentiate(i)
    {
    	
    	 return *(char*)&i;
    }
    
    int main()
    {
    	int a = 0x01;
    	int m = Differentiate(a);
    	if (m == 1)
    	{
    		printf("小端");
    	}
    	else
    		printf("大端");
    	return 0;
    }
    
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  • 这里写目录标题C++程序的内存分区为什么要使用动态内存动态内存的分配、使用...C 内存分配: void *malloc(size_t size); void free(void *); malloc 在内存的动态存储区中分配一块长度为 size 字节的连续区域返回该区

    为什么要使用动态内存

    1.按需分配,根据需要分配内存,不浪费

    new 分配内存布局图
    在这里插入图片描述
    2. 被调用函数之外需要使用被调用函数内部的指针对有应的地址空间

    C 内存分配:
    void *malloc(size_t size);
    void free(void *);
    malloc 在内存的动态存储区中分配一块长度为 size 字节的连续区域返回该区域 的首地址.

    3.突破栈区的限制,可以给程序分配更多的内存

    动态内存的分配、使用、释放

    new 和 delete 基本语法

    1. 在软件项目开发过程中,我们经常需要动态地分配和撤销内存空间,特 别是数据结构中结点的插入与删除。在 C 语言中是利用库函数 malloc 和 free 来 分配和撤销内存空间的。C++提供了较简便而功能较强的运算符 new 和 delete 来 取代 malloc 和 free 函数。 (注意: new 和 delete 是运算符,不是函数,因此执行效率高。)

    2. 虽然为了与 C 语言兼容,C++仍保留 malloc 和 free 函数,但建议用户不 用 malloc 和 free 函数,而用 new 和 delete 运算符。

    3. new 运算符的例子:
      new int; //开辟一个存放整数的存储空间,返回一个指向该存储空间的地址(即指针)
      new int(10); //开辟一个存放整数的空间,并指定该整数的初值为 10,返回一个指向该存 储空间的地址
      new char[100]; //开辟一个存放字符数组(包括 100 个元素)的空间,返回首元素的地址 new int[5][4]; //开辟一个存放二维整型数组(大小为 5*4)的空间,返回首元素的地址
      float *p=new float (3.14159); //开辟一个存放单精度数的空间,并指定该实数的 初值为//3.14159,将返回的该空间的地址赋给指针变量 p

    4. new 和 delete 运算符使用的一般格式为:
      在这里插入图片描述

    C++程序员的噩梦-内存泄漏

    1. 内存泄漏(Memory Leak) - 是指程序中己动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或 无法释放,造成系统内存的浪费,导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。

    2. 变量的 4 种存储类型
      所有的数据都有两种类型 数据类型: 如 int,float 等

    3. 存储类型: 总共有四种存储类型的变量,分别为自动变量(auto)、静态变量 (static)、外部变量(extern)以及寄存器变量(register)。

    4. auto - 函数中所有的非静态局部变量。

    5. register - 一般经常被使用的的变量(如某一变量需要计算几千次)可以设 置成寄存器变量,register 变量会被存储在寄存器中,计算速度远快于存在内存 中的非 register 变量。

    6. static - 在变量前加上 static 关键字的变量。

    7. extern - 把全局变量在其他源文件中声明成 extern 变量,可以扩展该全局变 量的作用域至声明的那个文件,其本质作用就是对全局变量作用域的扩展。

    变量的作用域和生存周期

    在这里插入图片描述

    1. 函数返回值使用指针
      可以返回函数内部:动态分配内存地址 局部静态变量地址 以及全局静态变量和外部变量 地址

    常见错误总结

    1. 申请的内存多次释放
    2. 内存泄漏
    3. 释放的内存不是申请时的地址
    4. 释放空指针
    5. 释放一个内存块,但继续引用其中的内容
    6. 越界访问

    在这里插入图片描述

    一年入门,三年入行,五年入道,七年入定,十年入化

    展开全文
  • 动态内存分配原因

    2018-02-18 16:16:35
     关于这个问题应该归结到动态分配的好处上面了,跟指针到是没多大关系,只能说指针有指向动态分配内存块、访问内存块的功能。我觉得我也可以看看以前记录的关于动态分配的内容(为啥要进行动态分配)  • 栈空间...

    研究问题?

    1. 为啥要动态分配?
    2. 什么时候动态分配?

    要点:

    • 为啥要动态分配 什么时候动态分配
        关于这个问题应该归结到动态分配的好处上面了,跟指针到是没多大关系,只能说指针有指向动态分配内存块、访问内存块的功能。我觉得我也可以看看以前记录的关于动态分配的内容(为啥要进行动态分配)
        • 栈空间大小有限
        这主要是体现在较大的程序上面。动态局部变量是存储在栈上的,而且栈的空间有限,太大的程序就需要额外的空间来存储变量。这个时候就可以向堆索取动态的内存,即动态内存分配。
        • 申请一个与数据(如某文件)所需内存大小相宜的内存空间,避免空间的浪费,同时避免空间不够。
        在不知道数据有多大时,可以用一个较大的下标来定义 一个数组来存储相应的数据,这样一来有可能这个下标值不够大,造成数组上越界,也有可能下标值过大,造成内存浪费(在相应的程序块结束后才自动释放)。
        • 可以在不用堆内存空间时手动释放相应的空间(存在栈上面的数据要在相应的程序块运行结束时才会被释放)
        详情请见:http://blog.csdn.net/ms_ks_1217/article/details/9305687
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  • 数组的元素存储与内存中连续的位置,当一个数组被声明时,它所需要的内存在编译时就被分配,但是我们也可以用动态内存分配在运行时为它分配内存。1.malloc和freeC语言库函数提供了两个函数,malloc和free,分别用于...
  • 到目前为止,我们的程序中我们只用了声明变量、数组和其他对象(objects)所必需的内存空间,这些内存空间的大小都在程序执行之前就已经确定了...答案是动态内存分配(dynamic memory),为此C++ 集成了操作符new 和del
  •  C函数库提供了三个动态分配内存的函数:malloc、calloc、realloc,这三个函数都能进行动态内存分配。当这些内存不再使用时可以用free函数把这些内存归还给内存池,以达到内存释放的目的。 四个函数的函数原型...
  • 动态内存分配 原型 extern void*malloc(unsigned int num_bytes);   头文件 #include 功能 分配长度为num_bytes字节的内存块 返回值 如果分配成功则返回指向被分配内存的指针(此存储区中的初始值不确定),...
  • 有些操作对象只有在程序运行时才能确定,这样编译器在编译时就无法为他们预定存储空间,只能在程序运行时,系统根据运行时的要求进行内存分配。所有动态存储分配都在堆区中进行 堆分配: 当程序运行到需
  • 动态内存分配小技巧

    千次阅读 2012-07-23 10:45:04
    【问题描述】动态分配内存是C语言的重要组成部分,如何安全有效的进行动态内存分配呢?下面对一些技巧进行小结。 【小技巧】 1 安全分配内存(malloc) malloc的函数原型如下: void *malloc(size_t size); 在...
  • 动态内存分配如何工作? 您的计算机有内存(可能是很多),可用于应用程序使用。当您运行一个应用程序时,您的操作系统将应用程序加载到内存中的一些应用程序中。您的应用程序使用的内存分为不同的区域,每个区域都...

空空如也

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动态内存分配的主要目的是