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我们已经掌握的内存开辟方式有:
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char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
上述的开辟空间的方式有两个特点:
1. 空间开辟大小是固定的。
2. 需要的内存在编译时分配
但是对于空间的需求,有时候在程序运行的时候才能知道。
于是便有了动态内存分配,在堆区开辟内存空间
2. 动态内存函数的介绍malloc,calloc,free,realloc函数都声明在stdlib.h 头文件中
2.1 malloc和freeC语言提供了一个动态内存开辟的函数:
void* malloc (size_t size);
这个函数向内存申请一块连续可用的空间,并返回指向这块空间的指针。
如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针
如果开辟失败,则返回一个NULL指针(因此malloc的返回值一定要做检查)
返回值类型是 void* ,所以malloc并不知道开辟空间的类型,由使用者自己来决定
如果参数 size 为0,malloc的行为是未定义的
而C语言提供了另外一个函数free,用于动态内存的释放和回收:
void free (void* ptr);
如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的,则free函数的行为是未定义的
如果参数 ptr 是NULL指针,则free函数什么事都不做
C语言还提供了一个函数叫 calloc ,也用于动态内存分配:
void* calloc (size_t num, size_t size);
函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间
如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针
如果开辟失败,则返回一个NULL指针
与malloc的区别:
calloc会把空间的每个字节初始化为0
而malloc函数不会
举个例子:
#include#includeint main()
{
int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if(NULL != p)
{
//使用空间
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
因此,如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化,就可以使用calloc函数来完成任务。
注意!malloc,calloc 都是在堆区上申请空间,空间使用完后都要释放
2.3 reallocrealloc函数的出现让动态内存管理更加灵活
有时候我们发现之前申请的空间太小了
为了合理使用内存,我们一定会对内存的大小做灵活的调整
而realloc 函数就可以对动态开辟的内存的大小进行调整
void* realloc (void* ptr, size_t size);
ptr 是要调整的内存地址
size 调整之后新大小
返回值为调整之后的内存起始位置
注意!realloc在调整内存空间的存在两种情况:
1. 原空间后面有足够大的空间
此时,要扩展内存就直接在原有内存之后追加空间,原空间的数据不发生变化
2. 原空间后面没有足够大的空间
此时,要扩展内存,就会在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用
原空间的数据会被拷贝到新空间中,并且原空间的内存会被释放
这样函数返回的是一个新开辟空间的起始地址
由于上述的两种情况,realloc函数的使用就要注意一些。
举个例子:
#includeint main()
{
//正常开辟动态内存
int *ptr = (int*)malloc(100);
if(ptr != NULL)
{
//...
}
else
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
//下面要扩展容量
//代码1
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗?
//答:不行
//正确做法
int*p = (int*)realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}
//...
free(ptr);
return 0;
}
如上面代码所示,我们先利用malloc正常开辟了100个字节的连续内存空间,在判断返回的指针非空之后,再进行一系列使用。
这时,我们想扩展容量,需要用到realloc函数。
先看代码1,我们想用上面接收malloc返回值的指针ptr来接受realloc的返回值,这时如果realloc开辟失败,ptr将接收到realloc返回的一个空指针,此时我们就丢失了malloc开辟的内存空间的地址,导致后面无法释放malloc开辟的内存,造成严重后果!
所以正确的做法是,另外定义一个指针变量p接收realloc的返回值,先判断p是非空指针后,确认了新空间已经开辟,而realloc会自动释放旧空间,所以此时便可以大胆的将p的值赋给ptr,后续要释放新空间的内存时,只需free(ptr)即可。
其实,类似的注意事项和坑点还有很多,我们只需把握一个原则:
动态开辟的内存空间,最后一定要释放,并且指针要置空!
而想要释放内存,便要保证存放该内存地址的指针还存在!
释放完内存后,指针必须置空,防止非法访问原先地址而擦写数据!
3. 常见错误对NULL指针的解引用操作
对动态开辟空间的越界访问
对非动态开辟内存使用free释放
只释放了一块动态开辟内存的一部分
对同一块动态内存重复释放
动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)
柔性数组(flexible array):
在C99 中,结构体内的最后一个元素允许是未知大小的数组,称之为柔性数组成员
如下图所示:
typedef struct s
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}s;
有些编译器可能会报错,可以用下面方法表示:
typedef struct s
{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}s;
那柔性数组有什么特点呢?
在结构体中,柔性数组成员的前面至少有一个其他成员
利用sizeof 计算这种结构体的大小时,不包括柔性数组的内存
例如:
又如:
显然,利用sizeof 计算这种结构体的大小时,不包括柔性数组的内存。
那么柔性数组该如何使用呢?
记住:
使用包含柔性数组成员的结构体时,要进行动态内存分配
分配的内存要大于结构体的大小,从而适应柔性数组的预期大小
#include#includetypedef struct s
{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}s;
int main()
{
int i = 0;
s* p = (s*)malloc(sizeof(s) + 100 * sizeof(int));
p->i = 100;
for (i = 0; i< 100; i++)
{
p->a[i] = i;
}
for (i = 0; i< 100; i++)
{
printf("%2d ", p->a[i]);
}
printf("\n");
free(p);
p = NULL;
}
运行结果如下:
这样,柔性数组成员a,就获得了100个整型元素大小的连续空间,可以使用。
又柔性数组的内存是动态分配的,因此如果对之前分配的内存大小不满意,则可以利用realloc函数进行增容,例如:
#include#includetypedef struct s
{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}s;
int main()
{
int i = 0;
s* p = (s*)malloc(sizeof(s) + 100 * sizeof(int));
s* ptr = (s*)realloc(p, sizeof(s) + 200 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("realloc");
return 1;
}
//使用
//释放
p = NULL;
free(ptr);
ptr = NULL;
return 0;
}
这样,我们就将柔性数组a进行了扩容,获得了200个整型元素大小的连续空间。
5. 结语通过本篇文章的学习,我们掌握了C语言动态内存分配和C99中柔性数组的知识!
希望大家有所收获,我们共同进步!
感谢阅读!
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