动态内存分配(malloc)详解 malloc malloc()找到可用内存中一个大小适合的块。内存是匿名的; 也就是说,malloc()分配了内存,但没有为它指定名字。 然而,它却可以。 因此,可以把,并使用该指针来访问那块内存。 因为char代表一个字节,所以。 然而,ANSIC标准使用了一个新类型:。这一类型被用作“”。 函数malloc()可用来等等,因此一般需要把返回值的类型指派为适当的类型。 在ANSIC中,为了程序清晰应对指针进行类型指派,但将void 指针值赋值给其他类型的指针并不构成类型冲突。 如果malloc()找不到所需的空间,它将返回空指针。 我们使用malloc()来创建一个 数组。可以在程序运行时使用malloc()请求一个存储块,另外还需要一个指针来存放该块在内存中的位置。 例如,如下代码: 这段代码请求30个double类型值的空间,并且把ptd指向该空间所在位置。 注意:ptd是作为指向一个double类型值的指针声明的,而不是指向30个double类型值的数据块的指针。 记住:数组的名字是它第一个素的地址。 因此,如果令ptd指向一个内存块的第一个素,就可以像使用数组名一样使用它。 也就是说,可以使用表达式ptd[0]来访问内存块的第一个素,pd[1]来访问第二个素,依此类推。 正如前面所学,可以在指针符号中使用数组名,也可以在数组符号中使用指针。 相关视频推荐 LinuxC++丨内存泄漏的3个解决方案与原理实现 90分钟了解 Linux内存架构 LinuxC++后台服务器开发架构师免费学习地址 【文章福利】:小编整理了一些个人觉得比较好的学习书籍、视频资料共享在群文件里面,有需要的可以自行添加哦!~加入(需要自取)
现在,创建一个数组有三种方法: 1.声明一个数组,声明时用常量表达式指定数组维数,然后可以用数组名访问数组素。 2.声明一个变长数组,声明时用变量表达式指定数组维数,然后用数组名来访问数组素(这是C99的一个特性)。 3.声明一个指针,调用malloc(),然后使用该指针来访问数组素。 使用第二种或第三种方法可以做一些用普通的数组声明做不到的事: 创建一个动态数组(dynamic array),即一个在程序运行时才分配内存并可在程序运行时选择大小的数组。 例如,假定n是一个整数量。在C99之前,不能这样做: 然而,即使在C99之前的编译器中,也可以这样做: 这行得通,而且正如您将看到的那样,这样做比使用一个变长数组更灵活。 一般地,对应每个malloc()调用,应该调用一次free()。 函数free()的参数是先前malloc()返问的地址,它释放先前分配的内存。 这样,所分配内存的持续时间从调用malloc()分配内存开始,到调用free()释放内存以供再使用为止。 设想malloc()和free()管理着一个内存池。每次调用malloc()分配内存给程序使用,每次调用free()将内存归还到池中,使内存可被再次使用。 :free()的参数应是一,指向由malloc()分配的内存块;其他方式(例如声明一个数组)分配的内存是不能使用free()去释放的。 在头文件stdlib.h中有malloc()和free()的原型。(我不知道,哈哈) 通过使用malloc(),程序可以在运行时决定需要多大的数组并创建它。 程序清单12.14 举例证明了这可能。 它把内存块地址赋给指针ptd,接着以使用数组名的方式使用ptd。 程序还调用了exit()函数。该函数的原型在 stdlib.h 中,用来在内存分配失败时结束程序。 值 EXIT_FAILURE 也在这个头文件中定义。标准库提供了两个保证能够在所有操作系统下工作的返回值: EXIT SUCCESS(或者,等同于0)指示程序正常终止; EXIT_FAILURE指示程序异常终止。 另外,有些操作系统,包括UNIX、Linux 和Windows,能够接受其他的整数值。 程序清单12.14 dyn_arr.c 程序 下面是一个运行示例。该例中输入了6个数,但程序只处理了5个,因为我们将数组大小限定为5。
代码分析:程序通过下列几行所需的数组大小: 2.接着,下面的行分配对于存放所请求数目的项来说足够大的内存,并将该内存块的 3.在C中,类型指派(double*)是可选的,而在C++中必须有,因此使用类型指派将使把C程序移植到C++更容易。malloc()可能无法获得所需数量的内存。在那种情形下,函数返回空指针,程序终止。 如果成功地分配了内存,程序将把ptd视为一个具有max个素的数组的名字。 注意: 在程序末尾附近的函数free()。 它释放malloc()分配的内存。 函数free()只释放它的参数所指向的内存块。 在这个特定例子中,使用free()不是必须的,因为在程序终止后所有已分配的内存都将被自动释放。 然而在一个更复杂的程序中,能够释放并再利用内存将是重要的。 使用动态数组将获得什么? 主要是获得了程序灵活性。 假定知道一个程序在大多数情况下需要的数组素不超过100个; 而在某些情况下,却需要l0000个素。 在声明数组时,不得不考虑到最坏情形并声明一个具有10000个素的数组。 在多数情况下,程序将浪费内存。 如果有一次需要10001个素,程序就会出错。 您可以使用动态数组来使程序适应不同的情形。 free ( ) 在编译程序时,静态变量的数量是固定的:在程序运行时也不改变。自动变量使用的内存数量在程序执行时自动增加或者减少。但被分配的内存所使用内存数量只会增加,除非您记得使用free()。例如,假定有一个如下代码勾勒出的函数,它创建一个数组的临时拷贝: 第一次调用gobble()时,它创建了指针temp,并使用malloc()为之分配16000字节的内存(设double是8个字节)。 假定我们如暗示的那样没有使用free()。 当函数终止时,指针temp作为一个自动变量消失了。 但它所指向的16000个字节的内存仍旧存在。 我们无法访问这些内存,因为地址不见了。 由于没有调用free(),不可以再使用它了。 第二次调用gobble(),它又创建了一个temp,再次使用malloc()分配16000个字节的内存。 第一个16000字节的块已不可用,因此malloc()不得不再找一个l6000字节的块。 当函数终止时,这个内存块也无法访问,不可再利用。 但循环执行了1000次,因此在循环最终结束时,已经有1600万字节的内存从内存池中移走。 事实上,在到达这一步前,程序很可能已经内存溢出了。 这类问题被称为内存泄漏(memory leak),可以通过在函数末尾处调用free()防止该问题出现。 calloc( ) 内存分配还可以使用calloc()。 典型的应用如下: 与 malloc()类似,calloc()在ANSI以前的版本中返回一个 char 指针,在ANSI中返回一个void指针。 如果要存储不同类型,应该使用类型指派运算符。 这个新函数接受两个参数,都应是无符号的整数(在ANSI中是size_t类型)。 第一个参数是所需内存单的数量,第二个参数是每个单以字节计的大小 在这里,long使用4个字节,因此这一指令建立了100个4字节单,总共使用400个字节来存储。 使用 sizeof(long)而不是 4 使代码更具可易移植性。 它可在其他系统中运行,这些系统中 long不是4字节而是别的大小。 函数calloc()还有一个特性:它将块中的全部位都置为0(然而要注意,在某些硬件系统中,浮点值0不是用全部位为0来表示的)。ps:个人觉得它相当于数组的初始化。
函数free()也可以用来释放由calloc()分配的内存。 动态内存分配是很多高级编程技巧的关键。 在17章“高级数据表示”中我们将研究一些。您自己的C库可能提供了其他内存管理函数,有些可移植,有些不可以。您可能应该抽时间看一下。 动态内存分配与变长数组 与在功能上有些一致。例如,它们都可以用来创建一个大小在运行时决定的数组: 一个区别在于 VLA 是自动存储的。 自动存储的结果之一就是 VLA 所用内存空间在运行完定义部分之后会自动释放。 在本例中,就是函数 vlamal()终止的时候。因此不必使用 free()。 另一方面,使用由 malloc()创建的数组不必局限在一个函数中。 例如,函数可以创建一个数组并返回指针,供调用该函数的函数访问。 接着,后者可以在它结束时调用 free()。 free()可以使用不同于 malloc()指针的指针变量:必须一致的是指针中存储的地址。 VLA 对多维数组来说更方便。 您可以使用 malloc()来定义一个二维数组,但语法很麻烦。 如果编译器不支持 VLA 特性,必须固定一维的大小,正如下面的函数调用: 有必要查看一下指针声明。函数malloc()返回一个指针,因此p2必须是适当类型的指针。 下面的声明: 表明p2。这意味着p2[j| 将被解释为一个由6个整数构成的素,p2[ i ][ j ]将是一个int值。 第二个指针声明使用变量来指定p3所指数组的大小。这意味着p3将被看作一个,这正是代码不能在C90标准中运行的原因。 内存类与动态内存分配 您可能正在为存储类和动态内存分配之间的联系感到疑惑。我们来看一个理想模型。可以认为程序将它的可用内存分成了三个独立的部分:一个是具有外部链接的、具有内部链接的以及具有空链接的静态变量的:一个是自动变量的:另一个是动态分配的内存的。 (静态变量):在编译时就已经知道了。 这一类型的每个变量在程序开始时就已存在,到程序结束时终止。 (动态变量): 然而,一个自动变量在程序进入包含该变量定义的代码块时产生,在退出这一代码块时终止。 因此,伴随着程序对函数的调用和终止,自动变量使用的内存数量也在增加和减少。 典型地,将这一部分内存处理为一个堆栈。 这意味着在内存中,新变量在创建时按顺序加入,在消亡时按相反顺序移除。 (动态内存分配): 动态分配的内存在调用malloc()或相关函数时产生,在调用free()时释放。 由程序员而不是一系列固定的规则控制内存持续时间,因此内存块可在一个函数中创建,而在另一个函数中释放。(malloc 可以跨函数调用) 由于这点,动态内存分配所用的内存部分可能变成碎片状,也就是说,在活动的内存块之间散布着未使用的字节片。 不管怎样,使用动态内存往往导致进程比使用堆栈内存慢。
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