C C++最新动态内存管理 C语言从入门到入土(进阶篇)(1),C C++面试题目2024

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ptr
);
//
释放
ptr
所指向的动态内存

ptr

NULL
;
//
必要

return
0
;

}

2.2 calloc

C语言还提供了一个函数叫 calloc , calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下:

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,并且把空间的每个字节初始化为
0

与函数
malloc
的区别只在于
calloc
会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全
0

举个例子:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int
main
()

{

int *
p

(
int*
)
calloc
(
10
,
sizeof
(
int
));

if
(
NULL
!=
p
)

{

//使用空间

}

free
(
p
);

p

NULL
;

return
0
;

}

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。

2.3 realloc

realloc
函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时会我们发现过去申请的空间太小了,有时候我们又会觉得申请的空间过大了,那为了合理的时候内存,我们一定会对内存大小做灵活的调整。那 realloc
函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

函数原型如下:

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。

这个函数调整原内存空间大小的基础上,还会将内存中的数据

空间

realloc
在调整内存空间的是存在两种情况:

情况
1
:原有空间之后有足够大的空间

情况
2
:原有空间之后没有足够大的空间

**情况****1:**当是情况 1 的时候,要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间,原来空间的数据不发生变化。

情况
2
当是情况 
2
的时候,原有空间之后没有足够多的空间时,扩展的方法是:在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。

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:

#include <stdio.h>

int
main
()

{

int *
ptr

(
int*
)
malloc
(
100
);

if
(
ptr
!=
NULL
)

{

//
业务处理

}

else

{

exit
(
EXIT_FAILURE
);

}

//扩展容量

//代码
1

ptr

(
int*
)
realloc
(
ptr
,
1000
);
//
这样可以吗?
(
如果申请失败会如何?
)

//申请失败就找不到原来的地址了,就会内存泄漏。

//所以要想代码2一样去写。

//代码
2

int*
p

NULL
;

p

realloc
(
ptr
,
1000
);

if
(
p
!=
NULL
)

{

ptr

p
;

}

//业务处理

free
(
ptr
);

return
0
;

}

3. 常见的动态内存错误

3.1 NULL指针的解引用操作

void
test
()

{

int *
p

(
int *
)
malloc
(
INT_MAX
/
4
);

*
p

20
;
//
如果
p
的值是
NULL
,就会有问题

free
(
p
);

}

3.2 对动态开辟空间的越界访问

void
test
()

{

int
i

0
;

int *
p

(
int *
)
malloc
(
10
*
sizeof
(
int
));

if
(
NULL

p
)

{

exit
(
EXIT_FAILURE
);

}

for
(
i

0
;
i
<=
10
;
i
++
)

{

*
(
p
+
i
)

i
;
//

i

10
的时候越界访问

}

free
(
p
);

}

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

void
test
()

{

int
a

10
;

int *
p
= &
a
;

free
(
p
);
//ok?

}

也是不可以的

3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

void
test
()

{

int *
p

(
int *
)
malloc
(
100
);

p
++
;

free
(
p
);
//p
不再指向动态内存的起始位置

}

3.5 对同一块动态内存多次释放

void
test
()

{

int *
p

(
int *
)
malloc
(
100
);

free
(
p
);

free
(
p
);
//
重复释放

}

3.6 动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)

void
test
()

{

int *
p

(
int *
)
malloc
(
100
);

if
(
NULL
!=
p
)

{

*
p

20
;

}

}

int
main
()

{

test
();

while
(
1
);

}

忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。

切记:

动态开辟的空间一定要释放,并且正确释放。

4. 几个经典的笔试题

4.1 题目1

void
GetMemory
(
char *
p
)

{

p

(
char *
)
malloc
(
100
);

}

void
Test
(
void
)

{

char *
str

NULL
;

GetMemory
(
str
);

strcpy
(
str
,
“hello world”
);

printf
(
str
);

}

请问运行****Test 函数会有什么样的结果?

p是str的临时拷贝,会找不到开辟的空间 。

4.2 题目2

char *
GetMemory
(
void
)

{

char
p
[]

“hello world”
;

return
p
;

}

void
Test
(
void
)

{

char *
str

NULL
;

str

GetMemory
();

printf
(
str
);

}

请问运行****Test 函数会有什么样的结果?

这里的p也是一个局部变量。

这里值得注意的是printf可以这样使用来打印字符串。

4.3 题目3

void
GetMemory
(
char **
p
,
int
num
)

{

*
p

(
char *
)
malloc
(
num
);

}

void
Test
(
void
)

{

char *
str

NULL
;

GetMemory
(
&
str
,
100
);

strcpy
(
str
,
“hello”
);

printf
(
str
);

}

请问运行****Test 函数会有什么样的结果?

未free,会发生内存泄漏。

4.4 题目4

void
Test
(
void
)

{

char *
str

(
char *
)
malloc
(
100
);

strcpy
(
str
,
“hello”
);

free
(
str
);

if
(
str
!=
NULL
)

{

strcpy
(
str
,
“world”
);

printf
(
str
);

}

}

请问运行****Test 函数会有什么样的结果?

说法一:提前释放

说法二:把free改为设置str为NULL,最后free。

**5. C/C++**程序的内存开辟

C/C++程序内存分配的几个区域:

  1. 栈区(stack):在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。

  2. 堆区(heap):一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。

  3. 数据段(静态区)(static)存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

  4. 代码段:存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。

有了这幅图,我们就可以更好的理解在《C语言初识》中讲的static关键字修饰局部变量的例子了。

实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的,栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。

但是被static修饰的变量存放在数据段(静态区),数据段的特点是在上面创建的变量,直到程序结束才销毁所以生命周期变长。

6. 柔性数组

也许你从来没有听说过
柔性数组(
flexible array

这个概念,但是它确实是存在的。

C99
中,结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组,这就叫做『柔性数组』成员。

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C/C++程序内存分配的几个区域:

  1. 栈区(stack):在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。

  2. 堆区(heap):一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。

  3. 数据段(静态区)(static)存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

  4. 代码段:存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。

有了这幅图,我们就可以更好的理解在《C语言初识》中讲的static关键字修饰局部变量的例子了。

实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的,栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。

但是被static修饰的变量存放在数据段(静态区),数据段的特点是在上面创建的变量,直到程序结束才销毁所以生命周期变长。

6. 柔性数组

也许你从来没有听说过
柔性数组(
flexible array

这个概念,但是它确实是存在的。

C99
中,结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组,这就叫做『柔性数组』成员。

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