c语言malloc引用类型作参数,C语言动态内存函数的理解和总结
第一：內(nèi)存的使用
內(nèi)存可以分為以下三個主要的部分：棧區(qū)、堆區(qū)、靜態(tài)區(qū)
棧區(qū)(stack)：存放的是局部變量、函數(shù)的形參等都是在該區(qū)上存放的。
堆區(qū)(heap)：動態(tài)內(nèi)存函數(shù)開辟的空間。比如malloc realloc等函數(shù)。
靜態(tài)區(qū)：存放的是全局變量或者靜態(tài)變量(由static關鍵字修飾的變量)。
第二：動態(tài)內(nèi)存函數(shù)
2.1 存在的價值
動態(tài)內(nèi)存函數(shù)可以向內(nèi)存申請大小可變的的空間，比如創(chuàng)建長度可以改變的數(shù)組時，就需要用到動態(tài)內(nèi)存函數(shù)malloc和realloc函數(shù)來實現(xiàn)。
但是C語言也是支持創(chuàng)建可變長度數(shù)組的(C99是支持的，以前是不支持的。如gcc編譯器是支持的)
在棧上開辟的空間大小是固定的，是不可改變的。
數(shù)組在定義時，其大小必須指明大小，不能是變量，因為其所需的內(nèi)存是在編譯時分配。
根據(jù)需求，我們所需要的的空間只有在運行時，才可知，則數(shù)組在編譯時開辟空間的方式就沒法滿足，因此需要動態(tài)開辟內(nèi)存空間。
如：
但是VS2019是不支持的。
2.2 動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)malloc和free
2.2.1 malloc函數(shù)介紹
作 用：向內(nèi)存的堆區(qū)申請一塊連續(xù)可用的空間：Allocates memory blocks.
函數(shù)原型：void *malloc( size_t size );
參 數(shù)：size：Bytes to allocate(申請空間大小，單位：字節(jié))
返 回 值：返回void類型的指針(指向所申請空間的地址)(申請成功)
返回NULL(空指針)(如果沒有足夠內(nèi)存空間可用時，申請失敗)
注 意：返回類型是void類型的指針，因此使用的時候根據(jù)需求對其進行強制轉化為所需要的類型的指針變量。
如果參數(shù)值為0，C對此沒有做出明確解釋，具體結果，依據(jù)編譯器而定，因此，盡量不要出現(xiàn)這種情況。
需要對malloc的返回值進行檢查，因為有可能申請失敗的情況。
因為返回的是void類型的指針，因此需要對結果進行相應的強制類型轉化。
2.2.2 free函數(shù)的介紹
作 用：釋放和回收在堆區(qū)動態(tài)開辟的內(nèi)存空間：Deallocates or frees a memory block.
函數(shù)原型：void free( void *memblock );
參 數(shù)：將要被釋放的內(nèi)存空間的地址
返 回 值：無返回值
注 意：只能釋動在堆區(qū)上開辟的態(tài)內(nèi)存的地址，否則報錯。
只能釋放一次，不能釋放多次。
free函數(shù)沒有將指針設為NULL的能力，即指針的值沒有發(fā)生變化，因此需要手動將其設為NULL，這樣避免后面不小心進行非法訪問內(nèi)存的情況發(fā)生。
如果沒有free，則會發(fā)生內(nèi)存泄露的情況，即申請的空間不釋放，也不同，別人也沒法用，
如果沒有free，只有當程序結束時，系統(tǒng)自動還給內(nèi)存，但是如果不結束，且會多次申請且不釋放，則會發(fā)生嚴重的內(nèi)存泄露。
因此要做到，誰申請，誰使用，誰釋放，誰使其設為空的原則。
2.2.3 malloc和free函數(shù)的使用
開辟成功時：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int i;
int len = 10;
// 向內(nèi)存開辟10個連續(xù)整型的空間，申請成功時，把空間的地址賦值給arr
int* arr = (int*)malloc(len * sizeof(int));
// 判斷開辟內(nèi)存空間是否成功，因為會開辟失敗
if (NULL == arr)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
}
else
{
for (i = 0; i < len; i++)
{
*(arr + i) = i * i;
}
for (i = 0; i < len; i++)
{
printf("%d ",*(arr + i));
}
// 動態(tài)開辟的內(nèi)存，需要進行釋放，否則會導致內(nèi)存泄露
free(arr);
// 手動將指針設為空指針，因為free沒有將其設為空指針的能力
// 如果沒有將其手動設為空指針，且別別人使用該指針，則引起非法訪問內(nèi)存的錯誤。
arr = NULL;
}
return 0;
}
開辟失敗時：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(INT_MAX);
if (NULL == arr)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
}
else
{
// do something.
free(arr);
arr = NULL;
}
return 0;
}
2.3 動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)calloc
2.3.1 calloc函數(shù)介紹
作 用：開始num個，每個大小為size個字節(jié)的一塊內(nèi)存空間，并將每個字節(jié)設為0。Allocates an array in memory with elements initialized to 0.
函數(shù)原型：void *calloc( size_t num, size_t size );
參 數(shù)：num：Number of elements(申請元素的個數(shù))
size：Length in bytes of each element(每個元素所占字節(jié)空間大小)
返 回 值：同malloc
注 意：與malloc函數(shù)的區(qū)別：申請成功后，把空間的每個字節(jié)進行初始化為0，然后再講空間的地址進行返回。
2.3.2 malloc和calloc函數(shù)的比較
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int len = 10;
int* p1 = (int*)malloc(len * sizeof(int));
int* p2 = (int*)calloc(len, sizeof(int));
int i;
if (NULL == p1)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
}
else
{
// do something
printf("malloc 返回指針空間的內(nèi)容：隨機值：");
for (i = 0; i < len; i++) { printf("%d ",*(p1+i)); }
printf("\n");
free(p1);
p1 = NULL;
}
if (NULL == p2)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
}
else
{
// do something...
printf("calloc 返回指針空間的內(nèi)容：0: ");
for (i = 0; i < len; i++) { printf("%d ", *(p2 + i)); }
printf("\n");
free(p2);
p2 = NULL;
}
return 0;
}
2.4 動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)realloc
2.4.1 realloc函數(shù)的說明
作 用：可以對動態(tài)申請的內(nèi)存空間大小進行調(diào)整。
函數(shù)原型：Reallocate memory blocks.
參 數(shù)：memblock： Pointer to previously allocated memory block(將要修改的開辟內(nèi)存塊的地址)
size： New size in bytes(調(diào)整后的內(nèi)存塊的大小，新的大小)
返 回 值：同malloc和calloc，如果調(diào)整失敗，返回NULL，否則返回重新分配內(nèi)存塊的空間地址(該地址有可能會發(fā)生變化)
注 意：
1. 會將原來內(nèi)存空間上的數(shù)據(jù)移動到新的空間內(nèi)存中。
2. 調(diào)整內(nèi)存時存在兩種情況：
2.1. 原來申請的內(nèi)存空間后面有足夠的空間用于調(diào)整內(nèi)存。則會在原來內(nèi)存空間的后面直接追加空間到指定大小，并返回原空間的地址。
原來空間的內(nèi)容不發(fā)生變化。
2.2. 原來的空間沒有足夠的空間來滿足新的空間大小，則會在堆區(qū)重新找一塊連續(xù)空間來存放新的內(nèi)存空間。
原空間的內(nèi)容拷貝到新的空間中，釋放原來的內(nèi)存空間，把新的內(nèi)存空間的地址進行返回。
3. 用于接收realloc返回值的指針名最好不要和realloc的第一個參數(shù)名相同，即不要把原空間的地址作為接收realloc返回值，如：
建 議：p1 = (int*)realloc(p, newsize);p = p1;
不建議：p = (int*)realloc(p, newsize);
4. 釋放內(nèi)存時：如上述例子
4.1. free(p1);p1 = NULL;
4.2. free(p);p = NULL;(推薦)
4.3. free(p1);p1 = NULL;free(p);p = NULL;(報錯，因為他們指向同一個空間，只能釋放一次，如注意2.1，
如果如注意2.2所示，realloc函數(shù)會把原來的內(nèi)存塊釋放掉，所以不需要手動調(diào)用free(原來的內(nèi)存地址))
5. 如果第一個參數(shù)為NULL，第二個參數(shù)為size，則相當于直接開辟size個字節(jié)的大小
此時realloc(NULL, size)等價于malloc(size);
2.4.2 realloc函數(shù)的使用
realloc的第一個參數(shù)不為NULL時：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int len = 5;
int add1 = 5;
int add2 = 50000;
int i;
// malloc函數(shù)申請空間
int* p = (int*)malloc(len * sizeof(int));
if (NULL == p)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 0;
}
printf("malloc: %p\n", p);
for (i = 0; i < len; i++) { *(p + i) = i; }
// realloc函數(shù)申請增加少量的空間，原來內(nèi)存空間后面有足夠的空間用于增加的空間
int* p1 = (int*)realloc(p, (len+add1) * sizeof(int));
if (NULL == p1)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 0;
}
else
{
p = p1;
}
printf("realloc 增加小的內(nèi)存空間: %p\n", p);
for (i = len; i < len + add1; i++) { *(p + i) = i; }
printf("會把原來的值給復制過來：\n");
for (i = 0; i < len + add1; i++) { printf("%d ", *(p + i)); }
// realloc函數(shù)申請增加大量的的空間，原來內(nèi)存空間后面沒有足夠的空間用于增加的空間
// 需要重新找一塊足夠大的空間，足以存放原來和新增加的空間的大小，內(nèi)存空間的地址則會變化
int* p2 = (int*)realloc(p, (len + add1 + add2) * sizeof(int)); printf("\n");
if (NULL == p2)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 0;
}
else
{
p = p2;
}
printf("realloc 增加大的內(nèi)存空間: %p\n", p);
for (i = len+add1; i < len + add1 + add2; i++) { *(p + i) = i; }
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
realloc的第一個參數(shù)為NULL時：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int i;
int* p = (int*)realloc(NULL, 20);
if (NULL != p)
{
for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", *(p + i)); }
free(p);
p = NULL;
}
return 0;
}
第三：常見的內(nèi)存錯誤
3.1 對開辟內(nèi)存失敗且沒有檢查而進行解引用
錯誤寫法：
正確寫法：一定要對malloc、calloc、realloc函數(shù)的返回值進行判斷
3.2 對開辟的內(nèi)存進行越界訪問
3.3 對非動態(tài)內(nèi)存使用free函數(shù)
free函數(shù)只能對堆區(qū)上的空間進行釋放
而非動態(tài)內(nèi)存函數(shù)開辟的空間不再堆區(qū)上，而在棧區(qū)或者靜態(tài)區(qū)上。
3.4 free開辟的部分空間
如果free釋放的空間的地址不是開辟空間的地址，都屬于free部分空間的范圍
編譯通過，運行報錯，因為會釋放不屬于開辟空間的內(nèi)存。
3.5 free同一開辟空間多次
為了避免這種問題，應該遵守誰開辟，誰釋放，釋放后立馬將其設為NULL；
因為free(NULL);不起任何作用。
3.6 忘記free
如果對動態(tài)開辟的空間沒有free，則該空間，只有在程序結束時，才被回收。但是如果程序為一直運行狀態(tài)，且開辟空間為重復過程。則會持續(xù)開辟空間而不會被回收，因此就會導致可用的內(nèi)存越來越少，即發(fā)生內(nèi)存泄露的情況。
執(zhí)行之前：
執(zhí)行之后：
第四：經(jīng)典易錯的面試題
4.1 非法訪問內(nèi)存和內(nèi)存泄露:
錯誤代碼：
#include
#include
#include
#include
void runtest(char* p) // 為實參的一份臨時拷貝
{
p = (char*)malloc(40);
} // 當函數(shù)調(diào)用結束后，創(chuàng)建的局部變量會自動銷毀
int main()
{
// 代碼運行時，會發(fā)生錯誤，或者崩潰
char* str = NULL;
runtest(str); // 參數(shù)為變量本身，指針變量也是變量，str以值的形式傳給形參p
strcpy(str, "hello, C/C++"); // 將字符串拷貝到空指針中，非法訪問內(nèi)存
printf(str);
// 動態(tài)開辟的內(nèi)存沒有釋放，會有內(nèi)存泄露的問題
return 0;
}
正確代碼1：傳遞變量的地址
#include
#include
#include
#include
void runtest(char** p)
{
*p = (char*)malloc(40);
}
int main()
{
char* str = NULL;
runtest(&str); // 傳遞變量的地址
if (NULL != str)
{
strcpy(str, "hello, C/CPP");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
return 0;
}
正確代碼2：將動態(tài)內(nèi)存的地址返回
#include
#include
#include
#include
char* runtest(char* p) // 為實參的一份臨時拷貝
{
p = (char*)malloc(40);
return p;
}
int main()
{
char* str = NULL;
str = runtest(str); // 參數(shù)為變量本身，指針變量也是變量，str以值的形式傳給形參p
if (NULL != str)
{
strcpy(str, "hello, C/C++");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
return 0;
}
4.2 返回棧區(qū)空間的地址
錯誤代碼：
#include
#include
#include
#include
char* runtest(void)
{
// 問題因為這是個局部變量，當函數(shù)調(diào)用結束后
// 雖然返回了該變量的指針，但是其所指向的空間的內(nèi)容將會被銷毀
// 當函數(shù)調(diào)用后，對該地址進行訪問，就屬于非法訪問內(nèi)存
// 數(shù)據(jù)經(jīng)典的返回棧區(qū)空間的地址
char p[] = "hello c/cpp"; // p位于棧區(qū)
return p;
}
int main()
{
char* str = NULL;
str = runtest();
printf(str);
return 0;
}
正確代碼：將局部變量用static修飾，即將棧區(qū)的變量，修改為靜態(tài)區(qū)的變量
總結
以上是生活随笔為你收集整理的c语言malloc引用类型作参数,C语言动态内存函数的理解和总结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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