C语言 动态内存分配的详解及实例

1. 动态内存分配的意义

(1)C 语言中的一切操作都是基于内存的。

(2)变量和数组都是内存的别名。

    ①内存分配由编译器在编译期间决定

    ②定义数组的时候必须指定数组长度

    ③数组长度是在编译期就必须确定的

(3)但是程序运行的过程中,可能需要使用一些额外的内存空间

2. malloc 和 free 函数

(1)malloc 和 free 用于执行动态内存分配的释放

(2)malloc 所分配的是一块连续的内存

(3)malloc 以字节为单位,并且返回值不带任何的类型信息:void* malloc(size_t size);

(4)free 用于将动态内存归还系统:void free(void* pointer);

(5)_msize(void* pointer)可以获取 malloc 出来的内存空间大小

3. 使用 malloc 和 free 需要注意的地方

(1)malloc 和 free 是库函数,而不是系统调用

(2)malloc 实际分配的内存可能有会比请求的多,但不能依赖于不同平台下的 malloc 行为。

(3)当请求的动态内存无法满足时,malloc 返回 NULL

(4)当 free 的参数为 NULL 时,函数直接返回

malloc(0)返回什么?

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main()
{
int i=10;
int* p= NULL;
for(i=0;i<100;i++)
{
//注意，malloc(0)会返回一个有效的内存地址，大小为1
//但我们不能依赖编译器的这种行为来使用这个字节的空间！
p = (int*)malloc(i);
printf("%d ",_msize(p));//返回malloc出来的内存空间大小
free(p);
}
return 0;
}

内存泄漏检测模块

mleak.h

#ifndef _MLEAK_H_
#define _MLEAK_H_
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define MALLOC(n) mallocEx(n, __FILE__, __LINE__)
#define FREE(p) freeEx(p)
void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line);
void freeEx(void* p);
void PRINT_LEAK_INFO();
#endif

mleak.c

复制代码

#include "mleak.h"
#define SIZE 256
//动态内存申请参数结构体
typedef struct
{
void* pointer;//申请到的内存地址
int size;   //内存块大小
const char* file; //文件名
int line;     //文件行号
}MItem;
static MItem g_record[SIZE]; //记录每个动态内存申请的操作
void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line)
{
int i = 0;
void* ret = malloc(n);//动态内存申请
if(ret != NULL)
{
//申请成功，则记录下来
//遍历全局数组，记录此次操作
for(i = 0; i< SIZE; i++)
{
//查找位置
if(g_record[i].pointer == NULL)
{
g_record[i].pointer = ret;
g_record[i].size = n;
g_record[i].file = file;
g_record[i].line = line;
break;
}
}
}
return ret;
}
void freeEx(void* p)
{
if(p != NULL)
{
int i = 0;
//遍历全局数组，释放内存空间，并清除操作记录
for(i = 0; i< SIZE; i++)
{
if(g_record[i].pointer == p)
{
g_record[i].pointer = NULL;
g_record[i].size = 0;
g_record[i].file = NULL;
g_record[i].line = 0;
free(p);
break;
}
}
}
}
void PRINT_LEAK_INFO()
{
int i = 0;
printf("Potenital Memory Leak Info:\n");
//遍历全局数组，打印未释放的空间的申请记录
for(i = 0; i< SIZE; i++)
{
//查找位置
if(g_record[i].pointer != NULL)
{
printf("Address:%p, size:%d, Location:%s:%d\n",
g_record[i].pointer,
g_record[i].size,
g_record[i].file,
g_record[i].line);
}
}
}

testc.

#include <stdio.h>
#include "mleak.h"
void f()
{
//没释放，会造成内存泄漏！
MALLOC(100);
}
int main()
{
int* p = (int*)MALLOC(3 * sizeof(int));
f();
p[0] = 1;
p[1] = 2;
p[2] = 3;
FREE(p);
PRINT_LEAK_INFO();
return 0;
}
/*
输出结果：
E:\Study>gcc test.c mleak.c
E:\Study>a.exe
Potenital Memory Leak Info:
Address:00602ED8, size:100, Location:38-1.c:7
*/

4. calloc 和 realloc 函数

(1)malloc 的同胞兄弟:

    void* calloc(size_t num, size_t size);

    void* realloc(void* pointer,size_t new_size);

(2)calloc 参数表示要返回 num 个某种类型(如 sizeof(int))大小的内存空间。calloc 能以类型大小为单位申请内存并初始化为 0.

(3)realloc 用于修改一个原先己经分配的内存块大小。当第一个参数 pointer 为 NUL 时,等价于 malloc。

calloc 和 realloc 的使用

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define SIZE  5
int main()
{
int i = 0;
int* pI = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int)); //malloc内存没有初始化
short* pS = (short*)calloc(SIZE, sizeof(short));//内存初始化为0
for (i = 0; i < SIZE;i++)
{
printf("pI[%d] = %d, pS[%d] = %d\n", i, pI[i], i, pS[i]);
}
printf("Before: pI = %p\n", pI); //重置内存大小之前的pI指针
pI = (int*)realloc(pI, 2 * SIZE * sizeof(int)); //内存未初始化的
printf("After: pI = %p\n", pI);
for (i = 0; i < 10;i++)
{
printf("pI[%d] = %d\n", i, pI[i]);
}
free(pI);
free(pS);
return 0;
}

通过此文希望大家对C语言的动态内存分配了解掌握，谢谢大家对本站的支持！

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