2024年最新【C语言进阶】动态内存管理(1)，2024年最新2024年阿里C C++高级面试题分享

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int* p=&a;
free§; //err
p=NULL:

### 1.2calloc函数


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。



> 
>         void\* calloc (size\_t num , size\_t size); 
> 
> 
> 


calloc函数的功能：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。


参数：  
 num：要分配的元素数


size：每个元素的大小


#### calloc函数的使用：

int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror(“calloc”);
return 1;
}

//打印数据
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
	printf("%d ", p[i]);
}

free(p);
p = NULL;
return 0;

}

![](https://img-blog.csdnimg.cn/6e8d3e9d3c424a279c96b8f3adaaf466.png)


 要的空间太大就会开辟失败：


![](https://img-blog.csdnimg.cn/8fa03d09192349929ab19dbcb2e27f55.png)


###  1.3realloc函数


C语言提供的动态内存开辟的函数realloc：



> 
>         void\* realloc (void\* ptr, size\_t size);
> 
> 
> 


参数：


ptr：要调整的内存地址，以是一个空指针


size：调整之后新大小


返回值：调整之后的内存起始位置（该内存块可能与旧位置相同，也可能是新位置）


#### realloc函数的使用：

int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
perror(“malloc”);
return 1;
}

int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
	p[i] = i + 1;
}

int* ptr = (int*)realloc(p, 80);

if (ptr != NULL)
{
	p = ptr;
}
else
{
	perror("realloc");
}
//打印数据
for (i = 0; i < 20; i++)
{
	printf("%d ", p[i]);
}

free(p);
p=NULL;    
return 0;

}

**注意：**


**realloc有开辟失败的可能，如果用p接收，返回空指针，malloc开辟的空间无法释放，会造成数据泄露，所以我们创建一个ptr来就收realloc返回的地址，如果返回的不是空指针就赋值给p。** 


realloc在调整内存空间的两种情况：


1.原有空间之后有足够大的空间


![](https://img-blog.csdnimg.cn/72a0fc8b11cd4390a282ac0612b005a3.png)


 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。


2.原有空间之后没有足够多的空间


![](https://img-blog.csdnimg.cn/a3192c90e478465995a7d1927470fea7.png)


 在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用，把旧的数据拷贝到新的空间中。会将旧的空间释放掉，返回新的地址 。


## 二、常见的动态内存的错误


### 2.1对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§;
}

如果空间开辟失败返回空指针，我们对空指针解引用，程序就会出现错误。所以我们要判断返回的是否为空指针。


代码修改：

int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
perror(“malloc”);
return 1;
}
*p=20;
free§;

### 2.2对动态开辟空间的越界访问


![](https://img-blog.csdnimg.cn/83874e162a064beb80015a640d52e282.png)


 只有10个整型的空间，确访问了20个整型的空间，越界访问。


### 2.3对非动态开辟内存使用free释放

int a=10;
int* p=&a;
free§; //err
p=NULL:

### 2.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分


![](https://img-blog.csdnimg.cn/0a37244706e3483db0837f698f50d3df.png)


循环结束后，p指向的不是起始位置。无法释放一部分空间，必须从起始位置释放。


### 2.5对同一块动态内存多次释放

void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
free§;
free§;//重复释放
}

### 2.6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);
return 0;
}

**动态申请的内存空间不会因为出了作用域自动销毁。**


只有两种销毁方式：



> 
> 1.free
> 
> 
> 2.程序结束
> 
> 
> 


## 三、经典例题分析


### 3.1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);
}

int main()
{
test();
return 0;
}

运行程序时，会报出错误，这是什么原因呢。


![](https://img-blog.csdnimg.cn/171f1e10609a42048e782c21a31c6b19.png)


 ![](https://img-blog.csdnimg.cn/5e263b3b5125440b90ab50d8e5ea3f06.png)


**1.对NULL指针进行解引用操作，程序会崩溃。**


**2.没有释放空间，存在内存泄漏问题。**


### 3.2 题目2

char *GetMemory(void)
{
char p[] = “hello world”;
return p;
}

void Test(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}

int main()
{
Test();
return 0;
}

![](https://img-blog.csdnimg.cn/15648615f304462697dc1a5f4f4338af.png)


可以用static修饰变量p，使p的声明周期变长。 


### 3.3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);
}

int main()
{
Test();
return 0;
}

![](https://img-blog.csdnimg.cn/431434a887e74bd080d27ddc43f83600.png)


##  四、C/C++程序的内存开辟


![](https://img-blog.csdnimg.cn/4aa58c8f51d1452cb0e2062f1b51f775.png)


 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。
> 
> 
> 


## 五、柔性数组


### 5.1什么是柔性数组



> 
> C99 中，结构体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。
> 
> 
> 


例如：

typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

**注意：柔性数组这个结构中，柔性数组前至少有一个成员。**


### 5.2柔性数组的特点



> 
> * 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
> * sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
> * 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。
> 
> 
> 


![](https://img-blog.csdnimg.cn/2354929517954e25a05a23bb5d86f01d.png)



###  5.3柔性数组的使用


我们开辟好空间后，发现空间不够用，我们可以使用realloc增容。

struct S
{
int n;
int arr[];
};

int main()
{
struct S* p = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 40);
if (p == NULL)
{
perror(“malloc”);
return 1;
}
p->n = 100;
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p->arr[i] = i + 1;
}

//释放
free(p);
p = NULL;

}

 ![](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/909c51f5bdabb28a54cf8965aa4c5691.png)


 替代柔性数组：





![img](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/38a6c69a567a98ed81485059e1e4dd93.png)
![img](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d65b6af207b03848a13d3fb7e236bc31.png)

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 = 100;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		p->arr[i] = i + 1;
	}

	//释放
	free(p);
	p = NULL;
}

替代柔性数组：

[外链图片转存中…(img-TdRV42F9-1715665689242)]
[外链图片转存中…(img-i1qQIRw1-1715665689243)]

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