C语言学习第28篇---动态内存分配剖析

知识来源主要是陈正冲老师的《C语言深度解剖》及Delphi Tang老师的《C语言剖析》和《征服C指针》，《C和指针》，有兴趣的朋友可以看我置顶文章获取

为什么C语言要动态分配内存的意义？

1.C语言中的一切操作都是基于内存的

2.变量和数组都是内存的别名

   ---内存分配由编译器在编译期间决定的

   ---定义数组的时候必须指定数组长度

   ---数组长度是在编译期就必须确定的

需求：程序运行的过程中，可能需要使用一些额外的内存空间

实际使用就是malloc和free函数

用于内存的分配和释放

1.malloc所分配的是一块连续的内存

2.malloc一字节为单位，并且不带任何的类型信息

3.free用于将动态内存归还系统

        void* malloc(size_t size)

        void free(void* pointer)

注意：

1.malloc和free是库函数，不是系统调用

2.malloc实际分配的内存可能会比请求的多---有些编译器分配时是以4字节为单元的

3.不能依赖于不同平台的下的malloc

4.当请求的动态内存无法满足时malloc返回的是NULL

5.当free的参数为NULL时，函数直接返回

思考一个问题：malloc*（0）；返回值是什么？*（这也是一个面试题）

      #include <stdio.h>
      #include <malloc.h>  //这是一个容易犯的错
      int main()
      {
          int* = (int*)malloc(0);  //这个确实是正确的，平时说的分配的内存其实是地址和长度，这个都是满足的
          printf("p = %p\n",p);
          free(p);//容易漏掉
          return 0;
      }
  
 

引出一个问题，这里不停的malloc，但是不free会造成内存泄露吗？

答案是会的，因为现代编译器一般是分配的4个整数字节，也就是申请的是0。但是实际分配的可能是4

解决的方式是：高级语言的（Java，.net.python等都是有内存回收功能的）

不过嵌入式都是使用C语言的，那就得解决

下边是一个实际操作---内存泄露检测模块

gcc 38-1.c  mleak.c  (编译需要的所有文件)

      #include <stdio.h>
      #include "mleak.h"
      void f()
      {
          MALLOC(100);  //没有返回值，肯定会出现内存泄露的错误了，这里没有free
      }
      int main()
      {
          int* p = (int*)MALLOC(3 * sizeof(int));
          f();
          p[0] = 1;
          p[1] = 2;
          p[2] = 3;
          FREE(p);
          PRINT_LEAK_INFO();  //这个函数只要在释放之后使用就可以判断是够内存泄
         // 但是还需要改进，因为实际是工作在不同的线程的，这个数组应该进行互斥设置，这里根本没有
          return 0;
      }
  
 

怎么实现内存检测的呢？

mleak.c函数

      #include "mleak.h"
      #define SIZE 256
      /* 动态内存申请参数结构体 */
      typedef struct
      {
          void* pointer;
          int size;
          const char* file;
          int line;
      } MItem;
      static MItem g_record[SIZE]; /* 记录动态内存申请的操作 */
      void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line)
      {
          void* ret = malloc(n); /* 动态内存申请 */
          if( ret != NULL )
          {
              int i = 0;
              /* 遍历全局数组，记录此次操作 */
              for(i=0; i<SIZE; i++)
              {
                  /* 查找位置 */
                  if( g_record[i].pointer == NULL )
                  {
                      g_record[i].pointer = ret;
                      g_record[i].size = n;
                      g_record[i].file = file;
                      g_record[i].line = line;
                      break;
                  }
              }
          }
          return ret;
      }
      void freeEx(void* p)
      {
          if( p != NULL )
          {
              int i = 0;
              /* 遍历全局数组，释放内存空间，并清除操作记录 */
              for(i=0; i<SIZE; i++)
              {
                  if( g_record[i].pointer == p )
                  {
                      g_record[i].pointer = NULL;
                      g_record[i].size = 0;
                      g_record[i].file = NULL;
                      g_record[i].line = 0;
                      free(p);
                      break;
                  }
              }
          }
      }
      void PRINT_LEAK_INFO()
      {
          int i = 0;
          printf("Potential Memory Leak Info:\n");
          /* 遍历全局数组，打印未释放的空间记录 */
          for(i=0; i<SIZE; i++)
          {
              if( g_record[i].pointer != NULL )
              {
                  printf("Address: %p, size:%d, Location: %s:%d\n", g_record[i].pointer, g_record[i].size, g_record[i].file, g_record[i].line);
              }
          }
      }
  
 

mleak.h

      #ifndef _MLEAK_H_
      #define _MLEAK_H_
      #include <malloc.h>
      #define MALLOC(n) mallocEx(n, __FILE__, __LINE__)
      #define FREE(p) freeEx(p)
      void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line);
      void freeEx(void* p);
      void PRINT_LEAK_INFO();
      #endif
  
 

新概念

calloc和realloc

1.malloc的同胞兄弟

        void* calloc(size_t num,size_t size);

        void* realloc(void* pointer,size_t new_size);

2.calloc的参数代表所返回的内存的类型信息

    ---calloc会将=返回的内存初始化为0

3.realloc用于修改一个原先已经分配好的内存块的大小

   ---在使用realloc之后应该使用期返回值

   ---当pointer的第一个参数时NULL时，等价于malloc

实例使用：

      #include <stdio.h>
      #include <malloc.h>
      #define SIZE 5
      int main()
      {
          int i = 0;
          int* pI = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int));  //只负责申请，不负责初始化
          short* pS = (short*)calloc(SIZE, sizeof(short));  //
          for(i=0; i<SIZE; i++)
          {
              printf("pI[%d] = %d, pS[%d] = %d\n", i, pI[i], i, pS[i]);
          }
          printf("Before: pI = %p\n", pI);
          pI = (int*)realloc(pI, 2 * SIZE * sizeof(int));
          printf("After: pI = %p\n", pI);
          for(i=0; i<10; i++)
          {
              printf("pI[%d] = %d\n", i, pI[i]);
          }
          free(pI);
          free(pS);
          return 0;
      }
  
 

小结：

1.动态分配内存是C语言的强大功能

2.程序能够在需要的时候有机会使用更多的内存

3.malloc单纯的从系统中申请固定字节大小的内存

4.calloc能以类型大小为单位申请内存并初始化为0

5.relloc用于重置内存大小

文章来源: allen5g.blog.csdn.net，作者：CodeAllen的博客，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：allen5g.blog.csdn.net/article/details/89112909