C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和內(nèi)存操作函數(shù)使用詳解

更新時(shí)間：2022年12月27日 08:43:59 作者：編程遠(yuǎn)泊

但是在實(shí)際的編程中，往往會(huì)發(fā)生這種情況，即所需的內(nèi)存空間取決于實(shí)際輸入的數(shù)據(jù)，而無法預(yù)先確定。為了解決上述問題，Ｃ語言提供了一些內(nèi)存管理函數(shù)，這些內(nèi)存管理函數(shù)可以按需要?jiǎng)討B(tài)的分配內(nèi)存空間，也可把不再使用的空間回收再次利用

1 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的介紹

手動(dòng)分配空間手動(dòng)釋放空間，根據(jù)自己的需要分配固定大小的內(nèi)存空間。
動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配在堆區(qū)分配的空間，堆區(qū)空間需要手動(dòng)分配，手動(dòng)釋放。
分配堆區(qū)的函數(shù)使用malloc函數(shù)，釋放堆區(qū)空間使用free函數(shù)。
如果堆區(qū)空間沒有手動(dòng)釋放，當(dāng)進(jìn)程結(jié)束，系統(tǒng)會(huì)回收堆區(qū)的空間，一般都是手動(dòng)釋放

2 malloc和free函數(shù)

#include <stdlib.h>

malloc函數(shù) ----> 在堆區(qū)分配空間
void *malloc(size_t size);
功能：手動(dòng)在堆區(qū)分配內(nèi)存空間
參數(shù)：
@ size : 分配堆區(qū)空間的大小，以字節(jié)為單位
返回值：
成功：返回分配堆區(qū)空間的首地址
失敗：返回NULL

free函數(shù) ----> 釋放堆區(qū)的空間
void free(void *ptr);
功能：手動(dòng)釋放堆區(qū)的空間
參數(shù)：
@ ptr : 釋放堆區(qū)空間的首地址
返回值：無

3 測(cè)試代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    /*your code*/
#if   0
    // 回顧：定義指針變量的初始化方式
    int *p = NULL;   // 指針變量p在棧區(qū)分配的空間
    int a = 100;     // 變量a在棧區(qū)分配的空間
    p = &a;   // 指針p指向棧區(qū)空間
    char *str = "hello world"; 
            // 指針變量str在棧區(qū)分配的空間
            // "hello world" 在字符串的常量區(qū)
#endif 
    // 定義一個(gè)指針變量，指向一個(gè)堆區(qū)的空間 
    int *m_p = NULL;
    m_p = (int *)malloc(sizeof(int));
    // 對(duì)返回值進(jìn)行判斷
    if(m_p == NULL) {
        printf("malloc memory failed!\n");
        return -1;
    }
    printf("malloc memory successed!\n");
    // 對(duì)m_p指針指向的堆區(qū)空間進(jìn)行初始化
    *m_p = 1000;
    printf("打印堆區(qū)空間中的值 : %d\n", *m_p);
#if 0
    // 釋放堆區(qū)的空間
    free(m_p);
    // 將m_p指向NULL,防止野指針的出現(xiàn)
    m_p = NULL;
#endif 
    // 為什么必須釋放完堆區(qū)空間指針讓指針指向NULL，如果不指向有可能會(huì)出現(xiàn)野指針
    printf("釋放之前，m_p指針變量中存放的地址 = %p\n", m_p);
    // 釋放堆區(qū)的空間, 
    // free函數(shù)只是單純的釋放了堆區(qū)的空間，別人就可以再次使用這塊堆區(qū)空間，
    // free函數(shù)并沒有將m_p指針變量中存放的地址清空，因此需要成需要手動(dòng)將m_p指向NULL
    free(m_p);
    printf("釋放之后，m_p指針變量中存放的地址 = %p\n", m_p);
    // 釋放堆區(qū)空間沒有將m_p指向NULL,此時(shí)依然可以對(duì)m_p指向的空間賦值，
    // 并且編譯不會(huì)報(bào)錯(cuò)，也可以正常指向，但是這樣就訪問了非法的空間。
    *m_p = 2000;
    printf("打印釋放堆區(qū)空間之后m_p指向的空間的值 : %d\n", *m_p);
    // 如果將m_p指向null之后，就可以預(yù)防野指針的出現(xiàn)，
    // 當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)就會(huì)報(bào)段錯(cuò)誤
    m_p = NULL;
    *m_p = 3000;
    printf("打印釋放堆區(qū)空間之后m_p指向的空間的值 : %d\n", *m_p);//段錯(cuò)誤
    return 0;
}

練習(xí)題：使用malloc在堆區(qū)給int *p；分配（sizeof(int) * 10）,大小的空間，通過終端輸入的方式對(duì)堆區(qū)進(jìn)行初始化，然后使用冒泡排序的方式對(duì)堆區(qū)空間中的成員進(jìn)行排序。使用多文件編程的方式實(shí)現(xiàn)。

bubbling.h文件：

#ifndef __BUBBLING_H__
#define __BUBBLING_H__
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int *malloc_int(int len);
void print(int *p,int len);
void bubbling(int *p,int len);
void free_p(int *p);
#endif

main.c文件：

#include "bubbling.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
    printf("請(qǐng)輸入要輸入元素的個(gè)數(shù)>");
    int n=0;
    scanf("%d",&n);
    int *p=malloc_int(n);
    printf("請(qǐng)輸入要排序的元素>\n");
    for(int i=0;i<n;i++){
        scanf("%d",p+i);
    }
    printf("未排序前>\n");
    print(p,n);
    bubbling(p,n);
    printf("排序后>\n");
    print(p,n);
    free_p(p);
    p=NULL;
    return 0;
}

malloc_free.c文件：

#include "bubbling.h"
int *malloc_int(int len){
    int *q=(int *)malloc(sizeof(int)*len);
    if(NULL==q){
        printf("申請(qǐng)空間失敗！\n");
    }
    return q;
}
void free_p(int *p){
    if(NULL==p){
        printf("傳參錯(cuò)誤!\n");
    }
    free(p);
    p=NULL;
}

bubbling.c文件：

#include "bubbling.h"
void bubbling(int *p,int len){
    if(NULL==p){
        printf("傳參錯(cuò)誤！\n");
    }
    for(int j = 0; j < len-1; j++){
		//內(nèi)層循環(huán)控制一趟排序
		for(int i = 0; i < len-1-j; i++){
					//此處的 -1 是防止越界訪問的
					//此處的 -j 是因?yàn)槊刻硕伎梢陨俦容^一個(gè)元素
			if(p[i] > p[i+1]){//如果是降序 只需要將此處的 > 改成 < 即可
				//交換
				int temp = p[i];
				p[i] = p[i+1];
				p[i+1] = temp;
			}
		}
	}
}

print.c文件：

#include "bubbling.h"
void print(int *p,int len){
    if(NULL==p){
        printf("傳參錯(cuò)誤！\n");
    }
    for(int i=0;i<len;i++){
        printf("%4d",*(p+i));
    }
    puts("");
}

4 goto的使用場(chǎng)合

常用于出錯(cuò)處理

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    /*your code*/
    // 1. 定義3個(gè)指針類型的變量，最終都指向一個(gè)堆區(qū)的空間
    int *i_p = NULL;
    short *s_p = NULL;
    char *c_p = NULL;
    i_p = (int *)malloc(sizeof(int));
    if ( i_p == NULL) 
    {
        printf("i_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失敗直接退出，沒有問題
        goto ERR1;
    }
    s_p = (short *)malloc(sizeof(short));
    if ( s_p == NULL) 
    {
        printf("s_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失敗需要先將i_p指向的堆區(qū)空間釋放     
        goto ERR2;
    }
    c_p = (char *)malloc(sizeof(char));
    if ( c_p == NULL) 
    {
        printf("c_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失敗需要先將i_p和s_p指向的堆區(qū)空間釋放
        goto ERR3;
    }
    // 如果都分配成功，不使用時(shí)手動(dòng)釋放，
    // 如果不手動(dòng)釋放，當(dāng)進(jìn)行結(jié)束之后，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行回收。
    free(c_p);
    free(s_p);
    free(i_p);
    return 0;
ERR3:
    free(s_p);
ERR2:
    free(i_p);
ERR1:
    return -1;
}

宏定義函數(shù)版：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define NODE(T) T *T##_p = NULL;
#define MALLOC(T) T##_p=(T *)malloc(sizeof(T)); 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    /*your code*/
    // 1. 定義3個(gè)指針類型的變量，最終都指向一個(gè)堆區(qū)的空間
    // int *int_p = NULL;
    NODE(int)
    // short *s_p = NULL;
    NODE(short)
    // char *c_p = NULL;
    NODE(char)
    // i_p = (int *)malloc(sizeof(int));
    MALLOC(int)
    if ( int_p == NULL) 
    {
        printf("i_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失敗直接退出，沒有問題
        goto ERR1;
    }
    // short_p = (short *)malloc(sizeof(short));
    MALLOC(short)
    if ( short_p == NULL) 
    {
        printf("s_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失敗需要先將i_p指向的堆區(qū)空間釋放     
        goto ERR2;
    }
    // char_p = (char *)malloc(sizeof(char));
    MALLOC(char)
    if ( char_p == NULL) 
    {
        printf("c_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失敗需要先將i_p和s_p指向的堆區(qū)空間釋放
        goto ERR3;
    }
    // 如果都分配成功，不使用時(shí)手動(dòng)釋放，
    // 如果不手動(dòng)釋放，當(dāng)進(jìn)行結(jié)束之后，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行回收。
    free(char_p);
    free(short_p);
    free(int_p); 
    return 0;
ERR3:
    free(short_p);
ERR2:
    free(int_p);
ERR1:
    return -1;
}

5 memset()

#include <string.h>
void *memset(void *s, int c, size_t n);

功能：將s的內(nèi)存區(qū)域的前n個(gè)字節(jié)以參數(shù)c填入

參數(shù)：

? s：需要操作內(nèi)存s的首地址

? c：填充的字符，c雖然參數(shù)為int，但必須是unsigned char , 范圍為0~255

? n：指定需要設(shè)置的大小

返回值：s的首地址

6 memcpy()

#include <string.h>
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);

功能：拷貝src所指的內(nèi)存內(nèi)容的前n個(gè)字節(jié)到dest所值的內(nèi)存地址上。

參數(shù)：

? dest：目的內(nèi)存首地址

? src：源內(nèi)存首地址，注意：dest和src所指的內(nèi)存空間不可重疊，可能會(huì)導(dǎo)致程序報(bào)錯(cuò)

? n：需要拷貝的字節(jié)數(shù)

返回值：dest的首地址

7 memcmp()

#include <string.h>
int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);

功能：比較s1和s2所指向內(nèi)存區(qū)域的前n個(gè)字節(jié)

參數(shù)：

? s1：內(nèi)存首地址1

? s2：內(nèi)存首地址2

? n：需比較的前n個(gè)字節(jié)

返回值：

? 相等：=0

? 大于：>0

? 小于：<0

到此這篇關(guān)于C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和內(nèi)存操作函數(shù)使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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