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！