C語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理是什么意思

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)C語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理是什么意思，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一、動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

• (1)用malloc類的函數(shù)分配內(nèi)存；

• (2)用這些內(nèi)存支持應(yīng)用程序；

• (3)用free函數(shù)釋放內(nèi)存。

內(nèi)存的簡(jiǎn)答來說的三大操作：分配----使用----釋放

內(nèi)存管理指的是：分配— ----釋放

我們編寫的程序代碼：使用

程序本質(zhì)上就是處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息需要存放在內(nèi)存里，就是用二極管表示的開斷表示二進(jìn)制數(shù)，進(jìn)一步用二進(jìn)制數(shù)表示萬(wàn)物：如音樂、文字、視頻、圖片、等等各種資源。

分配–釋放：為了更好的利用和回收內(nèi)存資源，最大程度的發(fā)揮計(jì)算資源，統(tǒng)一操作系統(tǒng)來調(diào)度

動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配其實(shí)就要談到自動(dòng)內(nèi)存分配

自動(dòng)分配：內(nèi)存其實(shí)就是我們?cè)诰幊涛募锒x的變量實(shí)際在運(yùn)行時(shí)映射的內(nèi)存，這部分變量的內(nèi)存都是由系統(tǒng)自動(dòng)管理（分配-釋放）。函數(shù)體（或者語(yǔ)句塊）內(nèi)的變量都是分布在函數(shù) 幀 里面，運(yùn)行時(shí)就會(huì)把這個(gè)幀插入到函數(shù)運(yùn)行棧里，內(nèi)存這些都由系統(tǒng)分撥，運(yùn)行完就出棧，內(nèi)存也被操作系統(tǒng)回收，一致到主函數(shù)出棧，程序退出。

動(dòng)態(tài)分配：就是我們自己手動(dòng)申請(qǐng)操作系統(tǒng)給我們程序分配的內(nèi)存，內(nèi)存區(qū)域主要在于 堆 上，這部分資源是我們手動(dòng)申請(qǐng)和回收的。分配到的資源是我們來操作、存放數(shù)據(jù)的地方。

實(shí)際上我們定義的變量最后也會(huì)被翻譯為地址，都是通過尋址來操作變量的值（可以去看看匯編語(yǔ)言）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 int main(void)
{
	int*pi=(int*)malloc(sizeof(int));
	*pi=5;
	printf("*pi:%d\n",*pi);
	free(pi);
 	return 0;
}

注意點(diǎn)

int *pi=(int)malloc((4));

• 然而，依賴于系統(tǒng)所用的內(nèi)存模型，整數(shù)的長(zhǎng)度可能會(huì)發(fā)生變化?？梢浦驳姆椒ㄊ鞘褂胹izeof操作符，這樣不管程序在哪里運(yùn)行都會(huì)返回正確的長(zhǎng)度。

• 使用(int)malloc(number * (sizeof(int)));*

二、動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)

有幾個(gè)內(nèi)存分配函數(shù)可以用來管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存，雖然具體可用的函數(shù)取決于系統(tǒng)，但大部分系統(tǒng)的stdlib.h頭文件中都有如下函數(shù)：

malloc()

realloc()

calloc()

1、malloc()

malloc函數(shù)從堆上分配一塊內(nèi)存，所分配的字節(jié)數(shù)由該函數(shù)唯一的參數(shù)指定，返回值是void指針，如果內(nèi)存不足，就會(huì)返回NULL。此函數(shù)不會(huì)清空或者修改內(nèi)存。

聲明：void* malloc(size_t);

• (1)從堆上分配內(nèi)存；

• (2)內(nèi)存不會(huì)被修改或是清空；

• (3)返回首字節(jié)的地址。

實(shí)例用法：int* pi=(int*)malloc(sizeof(int));

因?yàn)楫?dāng)malloc無法分配內(nèi)存時(shí)會(huì)返回NULL,在使用它返回的指針之前先檢查NULL是不錯(cuò)的做法，如下所示：

int*pi=(int*)malloc(sizeof(int));
if(pi!=NULL)
{
	//指針沒有問題
}else
{
	//無效的指針
}

• (4)靜態(tài)、全局指針和malloc

初始化靜態(tài)或全局變量時(shí)不能調(diào)用函數(shù)。下面的代碼聲明一個(gè)靜態(tài)變量，并試圖用malloc來初始化：

*static int pi = malloc(sizeof(int));

這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)編譯時(shí)錯(cuò)誤消息，全局變量也一樣。

對(duì)于靜態(tài)變量，可以通過在后面用一個(gè)單獨(dú)的語(yǔ)句給變量分配內(nèi)存來避免這個(gè)問題。但是全局變量不能用單獨(dú)的賦值語(yǔ)句，因?yàn)槿肿兞渴窃诤瘮?shù)和可執(zhí)行代碼外部聲明的，賦值語(yǔ)句這類代碼必須出現(xiàn)在函數(shù)中：

static int *pi;
pi = malloc(sizeof(int)); 

2、realloc()

聲明：void *realloc(void *ptr,size t size);

realloc函數(shù)返回指向內(nèi)存塊的指針。該函數(shù)接受兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是指向原內(nèi)存塊的指針，第二個(gè)是請(qǐng)求的大小。重新分配的塊大小和第一個(gè)參數(shù)引用的塊大小不同。返回值是指向重新分配的內(nèi)存的指針。

堆管理器可以重用原始的內(nèi)存塊，且不會(huì)修改其內(nèi)容。不過程序繼續(xù)使用的內(nèi)存超過了所請(qǐng)求的8字節(jié)。也就是說，我們沒有修改字符串以便它能裝進(jìn)8字節(jié)的內(nèi)存塊中。在本例中，我們本應(yīng)該調(diào)整字符串的長(zhǎng)度以使它能裝進(jìn)重新分配的8字節(jié)。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)最簡(jiǎn)單的辦法是將NUL賦給地址507。實(shí)際使用的內(nèi)存超出分配的內(nèi)存不是個(gè)好做法，應(yīng)該避免。

3、calloc()

calloc函數(shù)在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)會(huì)清空內(nèi)存【清空內(nèi)存的意思是將其內(nèi)容置為二進(jìn)制0】

聲明： void *calloc(size_t numElements,size_t elementSize);

calloc函數(shù)會(huì)根據(jù)numElements和elementSize兩個(gè)參數(shù)的乘積來分配內(nèi)存，并返回一個(gè)指向內(nèi)存的第一個(gè)字節(jié)的指針。如果不能分配內(nèi)存，則會(huì)返回NULL。此函數(shù)最初用來輔助分配數(shù)組內(nèi)存。

如果numElements或elementSize為0,那么calloc可能返回空指針。如果calloc無法分配內(nèi)存就會(huì)返回空指針，而且全局變量errno會(huì)設(shè)置為ENOMEM(內(nèi)存不足）,這是POSIX錯(cuò)誤碼，有的系統(tǒng)上可能沒有。

三、用free函數(shù)釋放內(nèi)存

有了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，程序員可以將不再使用的內(nèi)存返還給系統(tǒng)，這樣可以釋放內(nèi)存
留作他用。通常用free函數(shù)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，該函數(shù)的原型如下：

聲明： void free(void *ptr);

指針參數(shù)應(yīng)該指向由malloc類函數(shù)分配的內(nèi)存的地址，這塊內(nèi)存會(huì)被返還給堆。盡管指針仍然指向這塊區(qū)域，但是我們應(yīng)該將它看成指向垃圾數(shù)據(jù)。稍后可能重新分配這塊區(qū)域，并將其裝進(jìn)不同的數(shù)據(jù)。

要點(diǎn)

• 釋放含義：指的是釋放堆上的申請(qǐng)內(nèi)存，其實(shí)就是告訴堆管理器，這個(gè)資源我不用了，可以回收了

• 但本地還是保留了之前申請(qǐng)內(nèi)存的地址，這個(gè)地址我們應(yīng)該避免去使用，也就是置這個(gè)指針為NULL

• 不能再去接引已釋放資源指針的值

• 不能重復(fù)多次釋放指針指向的內(nèi)存（free）

四、迷途指針

如果內(nèi)存已經(jīng)釋放，而指針還在引用原始內(nèi)存，這樣的指針就稱為迷途指針。迷途指針沒有指向有效對(duì)象，有時(shí)候也稱為過早釋放。
迷途指針帶來的問題：

• 如果訪問內(nèi)存，則行為不可預(yù)期；

• 如果內(nèi)存不可訪問，則是段錯(cuò)誤；

• 潛在的安全隱患。

造成的原因：

• 訪問已釋放的內(nèi)存；

• 返回的指針指向的是上次函數(shù)調(diào)用中的自動(dòng)變量；

//第一種情況
int*pi = (int*)malloc(sizeof(int));
printf("*pi:%d\n",*pi);
free(pi);
*pi = 10;
 //第二種情況
int*p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
*p1 = 5;
int* p2;
p2 = p1;
free(p1);
*p2 = 10;//迷途指針
 //第三種情況
/*
大部分編譯器都把塊語(yǔ)句當(dāng)做一個(gè)棧幀。tmp變量分配在棧幀上，之后在塊語(yǔ)句退出時(shí)會(huì)出棧。
pi指針現(xiàn)在指向一塊最終可能被其他活躍記錄（比如foo函數(shù)）覆蓋的內(nèi)存區(qū)域。
圖2-13說明的就是這種情形。
*/
int *pi;
int tmp = 5;
pi = &tmp;
//這里pi變成了迷途指針
foo();

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