C语言学习笔记--动态内存分配

1. 动态内存分配的意义

(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。

    ①内存分配由编译器在编译期间决定

    ②定义数组的时候必须指定数组长度

    ③数组长度是在编译期就必须确定的

(3)但是程序运行的过程中,可能需要使用一些额外的内存空间

2. malloc 和 free 函数

(1)malloc 和 free 用于执行动态内存分配的释放

(2)malloc 所分配的是一块连续的内存

(3)malloc 以字节为单位,并且返回值不带任何的类型信息:void* malloc(size_t size);

(4)free 用于将动态内存归还系统:void free(void* pointer);

(5)_msize(void* pointer)可以获取 malloc 出来的内存空间大小

3. 使用 malloc 和 free 需要注意的地方

(1)malloc 和 free 是库函数,而不是系统调用

(2)malloc 实际分配的内存可能有会比请求的多,但不能依赖于不同平台下的 malloc 行为。

(3)当请求的动态内存无法满足时,malloc 返回 NULL

(4)当 free 的参数为 NULL 时,函数直接返回

malloc(0)返回什么?

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

int main()
{
    int i=10;
    int* p= NULL;
    for(i=0;i<100;i++)
    {
        //注意，malloc(0)会返回一个有效的内存地址，大小为1
        //但我们不能依赖编译器的这种行为来使用这个字节的空间！
        p = (int*)malloc(i);
        printf("%d ",_msize(p));//返回malloc出来的内存空间大小
        free(p);
    }

    return 0;
}

内存泄漏检测模块

mleak.h

#ifndef _MLEAK_H_
#define _MLEAK_H_

#include <stdio.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

mleak.c

#include "mleak.h"

#define SIZE 256

//动态内存申请参数结构体
typedef struct
{
    void* pointer;//申请到的内存地址
    int size;     //内存块大小
    const char* file; //文件名
    int line;         //文件行号
}MItem;

static MItem g_record[SIZE]; //记录每个动态内存申请的操作

void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line)
{
    int i = 0;
    void* ret = malloc(n);//动态内存申请
    
    if(ret != NULL)
    {
        //申请成功，则记录下来
        
        //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("Potenital Memory Leak Info:
");

    //遍历全局数组，打印未释放的空间的申请记录
    for(i = 0; i< SIZE; i++)
    {
        //查找位置
        if(g_record[i].pointer != NULL)
        {
             printf("Address:%p, size:%d, Location:%s:%d
",
                      g_record[i].pointer,
                      g_record[i].size,
                      g_record[i].file,
                      g_record[i].line);
         }
     }
}

testc.

#include <stdio.h>
#include "mleak.h"

void f()
{
    //没释放，会造成内存泄漏！
    MALLOC(100); 
}

int main()
{
    int* p = (int*)MALLOC(3 * sizeof(int));

    f();
    
    p[0] = 1;
    p[1] = 2;
    p[2] = 3;

    FREE(p);

    PRINT_LEAK_INFO();
    
    return 0;
}

/*
输出结果：
E:Study>gcc test.c mleak.c
E:Study>a.exe
Potenital Memory Leak Info:
Address:00602ED8, size:100, Location:38-1.c:7
*/

4. calloc 和 realloc 函数

(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 参数表示要返回 num 个某种类型(如 sizeof(int))大小的内存空间。calloc 能以类型大小为单位申请内存并初始化为 0.

(3)realloc 用于修改一个原先己经分配的内存块大小。当第一个参数 pointer 为 NUL 时,等价于 malloc。

calloc 和 realloc 的使用

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

#define SIZE   5

int main()
{
    int i = 0;
    int* pI = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int)); //malloc内存没有初始化
    short* pS = (short*)calloc(SIZE, sizeof(short));//内存初始化为0

    for (i = 0; i < SIZE;i++)
    {
        printf("pI[%d] = %d, pS[%d] = %d
", i, pI[i], i, pS[i]);
    }

    printf("Before: pI = %p
", pI); //重置内存大小之前的pI指针

    pI = (int*)realloc(pI, 2 * SIZE * sizeof(int)); //内存未初始化的

    printf("After: pI = %p
", pI);

    for (i = 0; i < 10;i++)
    {
        printf("pI[%d] = %d
", i, pI[i]); 

    }

    free(pI);
    free(pS);

    return 0;
}

参考资料：
www.dt4sw.com
http://www.cnblogs.com/5iedu/category/804081.html