C语言动态内存管理 - 动态内存函数|相关笔试题

目录

1.引入

2.动态内存函数的介绍

 2.1 mallco

2.2 free

 2.3 calloc函数

 2.4 realloc

3.几种常见的动态内存分配错误 

3.1对空指针的解引用操作 

3.2对动态开辟空间的越界访问

3.3对非动态开辟内存使用free释放

3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分

3.5对同一块动态内存多次释放

3.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

 4.经典笔试题

4.1题目一

 4.2题目二

4.3题目三

4.5题目四

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1.引入

在学习动态内存管理之前，我们已经知道的内存开辟方式有:

1. int a = 5;     //在栈空间上开辟四个字节
2. char arr[10] = {0};     //在栈空间上开辟10个字节的连续空间

这两种方式开辟内存空间的方式不同，但有一个共同点就是他们所申请的内存的大小是固定的，无法根据程序的具体需要来分配空间，这样可能会造成内存溢出、内存浪费等问题。

为了适应程序的具体需求，我们可以通过一些动态内存函数来优化程序。 

2.动态内存函数的介绍

 2.1 mallco

函数原型:

void* malloc (size_t size);

函数所在库：

<stdlib.h>

介绍：

这个函数用于向内存申请一块连续可用的空间，申请的结果有两种情况：

1. 系统内存足够，内存空间开辟成功，返回一个指向开辟好空间的起始位置的指针。
2. 系统内存不足够，内存空间开辟失败，则返回一个 NULL 指针，因此malloc的返回值一定要检查是否为空。

malloc的返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由使用者自己来决定。

特别的，如果参数 size 为 0，malloc的行为标准是未定义的，取决于编译器。

2.2 free

函数原型：

`void free (void* ptr);`

函数所在库：

<stdlib.h>

介绍：

free函数在动态内存分配中至关重要，它用于将之前分配的内存块返回给操作系统，以便其他程序可以重新使用它们。这样做可以有效地管理内存，避免内存泄漏问题，并提高程序的性能和资源利用率。

使用free函数是动态内存管理的关键步骤之一，在不再需要分配的内存时务必调用该函数（尤其是在编写较大规模的项目时），以确保内存的正确释放。

特别的，如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的（比如是一个确定大小的数组），那么free函数的行为是未定义的。并且，当ptr指针是空指针时，free函数什么操作也不会进行。

下面是一个动态申请内存并释放的样例代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);

	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}

	free(p); //p指向的位置不存在 -> p 成了野指针
	p = NULL;

	return 0;
}

 
2.3 calloc

函数原型：

void* calloc (size_t num, size_t size);

函数所在库：

<stdlib.h>

<