[C++知识库] 动态内存管理

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[C++知识库]动态内存管理

在这里插入图片描述

测试malloc函数

int main()
{
	//申请空间
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	//开辟成功了
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//释放空间
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

测试calloc函数和realloc函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

int main()
{
	//申请10个int的空间
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));

	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return -1;
	}

	//申请成功
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	
	//空间不够了，增加至20个int
	int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
	for (i = 10; i < 20; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//打印
	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}

	//释放空间
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

对NULL指针的解引用操作

void main()
{
	int* p = (int*)malloc(4000000000000000000000);
	*p = 20; //如果p的值是NULL，就会有问题。所以malloc的返回值一定要检查.
	printf("%d", *p);
	free(p);
}

对动态内存空间的越界访问

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(200);//只申请了200个字节
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	//使用
	int i = 0;
	//越界访问
	for (i = 0; i < 80; i++)  //访问了80*4个字节的空间
	{
		*(p + i) = i;
	}
	for (i = 0; i < 80; i++)     
	{
		printf("%d\n", *(p + i));//即使能打印出来，也不代表代码是正确的。
	}
	//释放
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

对非动态内存使用free释放

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	
	free(p);
	p = NULL;
	
	return 0;
}

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5;i++)
	{
		*p++ = i;
	}
	//释放
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

对同一块动态内存的多次释放

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	//使用
	//...

	//2次释放是错误的
	free(p);
	free(p);

	return 0;
}

动态开辟内存忘记释放


void test() 
{
    //开辟一个动态内存空间
	int* p = (int*)malloc(100);
    if (NULL != p) 
    {
	*p = 20; 
    }
}
    //出去后，p被销毁，而开辟的内存空间还在，这样无法被找到，无法使用，造成内存泄漏。

野指针

int main()
{
	int* = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	//使用
	//释放
	free(p);
	//p就是一个野指针，它所指向的内存空间已经被回收。
	
	p = NULL;
	//p就NULL，不是野指针。
}

实现一个通讯录

test.c

//实现一个通讯录：
//1.存放1000个人的信息
//信息：名字+性别+年龄+电话+住址
//2.增加联系人
//3.删除联系人
//4.查找联系人
//5.修改联系人
//6.排序
//7.存文件

//test.c
//测试通讯录的各个功能
//
//contact.c
//通讯录的实现
//
//contact.h
//通讯录的声明

#include "contact.h "

void menu()
{
	printf("*****************************\n");
	printf("****1. add     2. del   *****\n");
	printf("****3. search  4. modify*****\n");
	printf("****5. show    6 .sort   ****\n");
	printf("****0. exit               ***\n");
	printf("*****************************\n");
}

enum Option
{
	EXIT,
	ADD,
	DEL,
	SEARCH,
	MODIFY,
	SHOW,
	SORT
};

int main()
{
	int input = 0;
	//创建一个通讯录
	struct Contact con;
	//初始化通讯录
	InitContact(&con);
	//最多可以放3个人的信息了
	//空间不够可以增容

	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case ADD:
			AddContact(&con);
			break;
		case DEL:
			DelContact(&con);
			break;
		case SEARCH:
			SearchContact(&con);
			break;
		case MODIFY:
			ModifyContact(&con);
			break;
		case SHOW:
			ShowContact(&con);
			break;
		case EXIT:
			//销毁通讯录
			DestoryContact(&con);
			printf("退出通讯录\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

contact.h

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

#define DEFAULT_SZ 3
#define NAME_MAX 20
#define SEX_MAX 5
#define TELE_MAX 12
#define ADDR_MAX 30
#define MAX 1000

//描述人的信息
struct PeoInfo
{
	char name[NAME_MAX];
	int age;
	char sex[SEX_MAX];
	char tele[TELE_MAX];
	char addr[ADDR_MAX];
};

//通讯录 - 静态版本
//struct Contact 
//{
//1000个人的数据存放在data数组中
//	struct PeoInfo data[MAX];
//	//记录当前通讯录有效信息的个数
//	int sz;
//};

//动态增长的版本
struct Contact
{
	struct PeoInfo* data;
	int sz;//通讯录中当前有效元素的个数
	int capacity;//通讯录的当前最大容量

};

//初始化通讯录
void InitContact(struct Contact* pc);
//销毁通讯录
void DestoryContact(struct Contact* pc);

//增加联系人
void AddContact(struct Contact* pc);

//显示所有的联系人
void ShowContact(struct Contact* pc);

//删除指定联系人 
void DelContact(struct Contact* pc);

//查找指定联系人
void SearchContact(struct Contact* pc);

//修改指定联系人
void ModifyContact(struct Contact* pc);

contact.c

#include "contact.h"
 
//静态的版本
//void InitContact(struct Contact* pc)
//{
//	pc->sz = 0;//默认没有信息
//	/*memset(pc->data, 0, MAX * sizeof(struct PeoInfo));*/
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//
//}

//动态的版本
void InitContact(struct Contact* pc)
{
	pc->sz = 0;
	pc->data = (struct PeoInfo*)malloc(DEFAULT_SZ * sizeof(struct PeoInfo));
	pc->capacity = DEFAULT_SZ;
}

void DestoryContact(struct Contact* pc)
{
	free(pc->data);
	pc->data = NULL;
	pc->capacity = 0;
	pc->sz = 0;
}

//静态的版本
//void AddContact(struct Contact* pc)
//{
//	if (pc->sz == MAX)
//	{
//		printf("通讯录满了\n");
//	}
//	else
//	{
//		printf("请输入名字:>");
//		scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
//		printf("请输入年龄:>");
//		scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
//		printf("请输入性别:>");
//		scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
//		printf("请输入电话:>");
//		scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
//		printf("请输入地址:>");
//		scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
//
//		printf("添加成功\n");
//		pc->sz++;
//	}
//}

//动态增长的版本
void AddContact(struct Contact* pc)
{
	if (pc->sz == pc->capacity)
	{
		//增加容量
	struct PeoInfo* ptr = (struct PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + 2)*sizeof(struct PeoInfo));
	if (ptr != NULL)
	{
		pc->data = ptr;
		pc->capacity += 2;
		printf("增容成功\n");
	}
	else
	{
		return;
	}
	}
	//录入新增人的信息
	printf("请输入名字:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
	printf("请输入年龄:>");
	scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
	printf("请输入性别:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
	printf("请输入电话:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
	printf("请输入地址:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
	printf("添加成功\n");
	pc->sz++;
}

void ShowContact(struct Contact* pc)
{
	int i = 0;
	printf("%15s\t%5s\t%8s\t%15s\t%30s\n\n", "name", "age", "sex", "tele", "addr");
		for (i = 0; i < pc->sz; i++)
		{
			//打印每一个数据
			printf("%15s\t%5d\t%8s\t%15s\t%30s\n",pc->data[i].name,
				pc->data[i].age, pc->data[i].sex, pc->data[i].tele, pc->data[i].addr);

		}

}

int FindContactByName(const struct Contact* pc, const char* name)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < pc->sz; i++)
	{
		if (strcmp(pc->data[i].name, name) == 0)
		{
			return i;
		}
	}
	//找不到了
	return -1;
}

void DelContact(struct Contact* pc)
{
	if (pc->sz == 0)
	{
		printf("通讯录为空，无法删除\n");
		return;
	}
	char name[NAME_MAX] = { 0 };
	printf("请输入需要删除人的名字:>");
	scanf("%s", name);
	//查找
	int pos = FindContactByName(pc, name);
	if (pos == -1)
	{
		printf("指定的联系人不存在\n");
	}
	else
	{
		//删除
		int j = 0;
		for (j = pos; j < pc->sz-1; j++)
		{
			pc->data[j] = pc->data[j + 1];
		}
		pc->sz--;
		//
		printf("删除成功\n");
	}
	 
}

void SearchContact(const struct Contact* pc)
{
	char name[NAME_MAX] = { 0 };
    printf("输入要查找人的名字:>");
	scanf("%s", name);
	int pos = FindContactByName(pc, name);
	if (-1 == pos)
	{
		printf("查无此人");
	}
	else
	{
		int i = 0;
		printf("%15s\t%5s\t%8s\t%15s\t%30s\n\n", "name", "age", "sex", "tele", "addr");
		printf("%15s\t%5d\t%8s\t%15s\t%30s\n", 
				pc->data[pos].name,
				pc->data[pos].age, 
				pc->data[pos].sex,
				pc->data[pos].tele,
				pc->data[pos].addr);
	
	}
}

void ModifyContact(struct Contact* pc)
{
	char name[NAME_MAX] = { 0 };
	printf("输入要修改人的名字:>");
	scanf("%s", name);
	int pos = FindContactByName(pc, name);
	if (-1 == pos)
	{
		printf("要修改的人不存在");
	}
	else
	{
		printf("请输入新的名字:>");
		scanf("%s", pc->data[pos].name);
		printf("请输入新的年龄:>");
		scanf("%d", &(pc->data[pos].age));
		printf("请输入新的性别:>");
		scanf("%s", pc->data[pos].sex);
		printf("请输入新的电话:>");
		scanf("%s", pc->data[pos].tele);
		printf("请输入新的地址:>");
		scanf("%s", pc->data[pos].addr);
	}
}

几道经典的面试题

题目1：

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

void GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
}

void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
}

//改法

#include<stdio.h>
#include<string.h>

void Getmemory(char** p)
{
	*p = (char*)malloc(100);
}

void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	Getmemory(&str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	//释放
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

题目2：

char *GetMemory(void) {
 char p[] = "hello world";
 return p; }
void Test(void) {
 char *str = NULL;
 str = GetMemory();
 printf(str);
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

//出GetMemory（）函数体后，str所指向的内存空间还给操作系统了
//所以有可能打印hellow world,也有可能打印时随机值。

题目3：

void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}

void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

题目4：

void Test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");

	free(str);
	//str = NULL;如果释放后置成空指针就没事了。

	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

C/C++内存开辟

在这里插入图片描述

柔性数组

柔性数组的使用

#include<errno.h>
#include<string.h>

struct st_type
{
	int i; //4
	int a[];//柔性数组成员
};


int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct st_type));//4
	
	struct st_type* ps = (struct st_type*)malloc(sizeof(struct st_type) + 10 * sizeof(int));
	if (ps == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return -1;
	}
	//开辟成功了
	ps->i = 10;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->a[i] i;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d", ps->a[i]);
	}
	//a数组的空间不够了，希望调整为20个整形数据
	struct st_type* ptr = (struct st_type*)realloc(ps, sizeof(struct st_type) + 20 * sizeof(int));
	if (ptr == NULL)
	{
		printf("扩容失败");
		return -1;
	}
	else
	{
		ps = ptr;
	}
	//使用
	//释放
	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

//上述st_type，也可以设计为：
#include<string.h>
#include<errno.h>

struct st_type
{
	int i;//4
	int * a; //4
};

int mian()
{
	struct st_type* ps = (struct st_type*)malloc(sizeof(struct st_type));
	ps->i = 100;
	ps->a = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	int i = 0;
	for (i = 0;i < 10;i++)
	{
		ps->a[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", ps->a[i]);
	}
	//a指向的空间不够了，希望可以调整大小
	int* ptr = (int*)realloc(ps->a, 20 * sizeof(int));
	if (ptr == 0)
	{
		printf("扩容失败\n");
		return -1;
	}
	else
	{
		ps->a = ptr;
	}
	//使用
	//释放
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;

		return 0;
}