深入了解C语言的动态内存管理
一、为什么会存在动态内存
二、动态内存函数
1.malloc和free
2.calloc
3.realloc
三、动态内存函数常见错误
2.对NULL指针进行解引用操作
3.使用free释放一块动态开辟内存的一部分
4.对静态内存进行free释放
5.对同一内存空间多次释放
6.动态开辟空间忘记释放
四、经典笔试题
1.笔试1
2.笔试2
3.笔试3
总结
一、为什么会存在动态内存int data=20;//在栈空间上开辟4个字节空间
char ch[5]={0};//在栈开辟5个字节连续空间
上面展示的即为我们正常开辟固定的内存空间，它有两个方面的特点
1.内存空间所占大小是固定的，不能改变的。
2.创建数组时，必须指明长度大小，在编译时内存进行分配。
很显然静态分配内存分配在一些场景，就暴露出它的弊端。如果在开发之前，我们不知道空间的需求，我们有时只有在程序运行的时候才能知道自己所需要空间大小，这时候我们只能使用动态分配内存了。
二、动态内存函数 1.malloc和free
malloc函数的参数只有一个size_t size，向内存申请一块连续可用的空间，有几点需要注意
1.如果开辟成功的话，返回指向开辟好空间的指针
2.如果开辟失败的话，则返回NULL，因此每次开辟空间之后，都要进行检查
3.malloc函数未定义返回类型，一切由使用者自己使用
4.需引用stdlib.h头文件
free函数是和malloc配套使用的,每次在堆开辟动态空间后，程序结束之前，必须进行空间释放，不然会出现动态空间泄露，在使用free时，仍需要注意几点
1.如果指针指向的空间不是动态开辟的，不能用free进行释放
2.如果指针指向的是null指针，则free函数什么事都不做
3.free不能多次使用
4.需引用stdlib.h头文件
代码如下（示例）：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
int* src = NULL;
src = (int*)malloc(40);//开辟40字节动态内存
if (src == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 1;
}
free(src);//进行动态内存释放
src = NULL;
return 0;
}
相信有人会问，不是已经对动态内存进行释放，为什么还要令指针等于NULL，我们调试一把。
这里我们可以发现，虽然动态内存进行free释放，但指针仍然指向被释放的动态内存的地址，如果不置空，就会造成野指针，非法访问的问题。
2.calloc
calloc和malloc最大的区别就是，malloc只负责对内存进行动态开辟,但calloc不仅开辟，还进行初始化。
代码如下（示例）：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
int* src = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (src == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 1;
}
free(src);//进行动态内存释放
src = NULL;
return 0;
}
我们调试一把可以发现，calloc在开辟空间时同时进行了初始化。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函数来完成任务。
3.realloc
当我们一次开辟动态内存不够大的时候，realloc让动态内存更加的灵活。realloc几个参数：
1.第一个参数为要调整内存的地址
2.调整后大小
3.调整后内存的起始位置
为什么还要返回调整后内存的地址，不是直接就开辟好了吗？其实reallloc函数在开辟时有以下两种情况：
1.原来的内存之后空间是足够的，则直接开辟
2.原来的内存之后空间不够用。
我们画图刨析一下
情况1：直接追加空间，原来数据不变
情况2：没有足够的空间，在堆上找一个大小合适的连续空间。所以函数返回的是一个新的内存地址。
代码如下（示例）
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
int* src = NULL;
src = (int*)malloc(40);//开辟40字节动态内存
if (src == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 1;
}
src = realloc(src, 80);
if (src == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return 1;
}
free(src);//进行动态内存释放
src = NULL;
return 0;
}
三、动态内存函数常见错误
1.动态内存越界访问
void test1()
{
int* src = (int*)malloc(20);
if (NULL == src)
{
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
(*src+i)=i
}
free(src);
src = NULL;
}
在这里我们malloc只开辟了20个字节，但(*src+5)造成了越界访问
2.对NULL指针进行解引用操作void test2()
{
int* src = (int*)malloc(INT_MAX);//此处INT_MAX为int的最大值
*src = 10;//如果src是NULL时，无法解引用
free(src);
return 0;
}
这里未对开辟的动态内存空间进行是否为空的判断，当为空时，解引用就会出现错误。
3.使用free释放一块动态开辟内存的一部分void test3()
{
int* src = (int*)malloc(40);
int i=0;
for(i=0;i<6;i++)
{
*(src+i)=i;
src++;
}
free(src);//此时src不指向起始位置
}
因为指针指向的地址发生变化，不在指向起始未知，进行free释放是非常危险的。
4.对静态内存进行free释放void test4()
{
int a = 20;
int* src = &a;
free(src);
}
5.对同一内存空间多次释放
void test5()
{
int* src = (int*)malloc(40);
free(src);
free(src);//多次释放
}
第一个free已经将堆空间的动态内存进行释放，此时src已经是一个野指针，在进行释放是十分危险的。
6.动态开辟空间忘记释放void test6()
{
int* src = (int*)malloc(40);
if (src != NULL)
{
}
while (1);
}
在开辟动态内存之后，一直进行while循环，为进行free释放，会造成内存泄漏。
四、经典笔试题 1.笔试1void test(char* src)
{
src = (char*)malloc(30);
}
int main()
{
char* src = NULL;
test(src);
strcpy(src, "wo yao jin da chang");
printf(src);
free(src);
}
这里会输出wo yao jin da chang 吗？
这里很明显，src仍然是NULL,所以无法输出wo yao jin da chang
2.笔试2char* test()
{
char arr[] = "wo yao jin da chang";
return arr;
}
int main()
{
char* src = NULL;
src = tset();
printf(src);
return 0;
}
这里会输出wo yao jin da chang 吗？
这里test函数确实把字符串地址传给了src，但是字符串是局部变量，当函数执行完之后，就销毁了，所以src输出的内容是随机的。
3.笔试3void test()
{
char* src = (char*)malloc(50);
if (src != NULL)
{
strcpy(src, "wo yao jin da chang");
}
free(src);
if (src != NULL)
{
strcpy(src, "taijuanlebujinle");
printf(src);
}
}
这里会输出taijuanlebujinle 吗？
这里对动态内存释放后，继续进行赋值，对野指针进行了访问是错误的。
总结看到这里大家对动态内存管理已经有了一定的认识，应该特别注意这几点，在进行动态内存开辟之后进行判断是否为空，使用完后进行free释放，并且置空，防止动态内存泄露，只要记住这几点基本就可以很好的使用动态内存了。
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