C语言动态内存分配和内存操作函数使用详解

目录

• 1 动态内存分配的介绍
• 2 malloc和free函数
• 3 测试代码
• 4 goto的使用场合
• 5 memset()
• 6 memcpy()
• 7 memcmp()

1 动态内存分配的介绍

• 手动分配空间手动释放空间，根据自己的需要分配固定大小的内存空间。
• 动态内存分配在堆区分配的空间，堆区空间需要手动分配，手动释放。
• 分配堆区的函数使用malloc函数，释放堆区空间使用free函数。
• 如果堆区空间没有手动释放，当进程结束，系统会回收堆区的空间，一般都是手动释放

2 malloc和free函数

#include <stdlib.h>

malloc函数 ----> 在堆区分配空间

void *malloc(size_t size);

功能：手动在堆区分配内存空间

参数：

@ size : 分配堆区空间的大小，以字节为单位

返回值：

成功：返回分配堆区空间的首地址

失败：返回NULL

free函数 ----> 释放堆区的空间

void free(void *ptr);

功能：手动释放堆区的空间

参数：

@ ptr : 释放堆区空间的首地址

返回值：无

3 测试代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    /*your code*/
#if   0
    // 回顾：定义指针变量的初始化方式
    int *p = NULL;   // 指针变量p在栈区分配的空间
    int a = 100;     // 变量a在栈区分配的空间
    p = &a;   // 指针p指向栈区空间
    char *str = "hello world"; 
            // 指针变量str在栈区分配的空间
            // "hello world" 在字符串的常量区
#endif 
    // 定义一个指针变量，指向一个堆区的空间 
    int *m_p = NULL;
    m_p = (int *)malloc(sizeof(int));
    // 对返回值进行判断
    if(m_p == NULL) {
        printf("malloc memory failed!\n");
php        return -1;
    }
    printf("malloc memory successed!\n");
    // 对m_p指针指向的堆区空间进行初始化
    *m_p = 1000;
    printf("打印堆区空间中的值 : %d\n", *m_p);
#if 0
    // 释放堆区的空间
   android free(m_p);
    // 将m_p指向NULL,防止野指针的出现
    m_p = NULL;
#endif 
    // 为什么必须释放完堆区空间指针让指针指向NULL，如果不指向有可能会出现野指针
    printf("释放之前，m_p指针变量中存放的地址 = %p\n", m_p);
    // 释放堆区的空间, 
    // free函数只是单纯的释放了堆区的空间，别人就可以再次使用这块堆区空间，
    // free函数并没有将m_p指针变量中存放的地址清空，因此需要成需要手动将m_p指向NULL
    free(m_p);
    printf("释放之后，m_p指针变量中存放的地址 = %p\n", m_p);
    // 释放堆区空间没有将m_p指向NULL,此时依然可以对m_p指向的空间赋值，
    // 并且编译不会报错，也可以正常指向，但是这样就访问了非法的空间。
    *m_p = 2000;
    printf("打印释放堆区空间之后m_p指向的空间的值 : %d\n", *m_p);
    // 如果将m_p指向null之后，就可以预防野指针的出现，
    // 当执行程序时就会报段错误
    m_p = NULL;
    *m_p = 3000;
    printf("打印释放堆区空间之后m_p指向的空间的值 : %d\n", *m_p);//段错误
    return 0;
}

练习题：使用malloc在堆区给int *p； 分配（sizeof(int) * 10）,大小的空间，通过终端输入的方式对堆区进行初始化，然后使用冒泡排序的方式对堆区空间中的成员进行排序。使用多文件编程的方式实现。

bubbling.h文件：

#ifndef __BUBBwww.devze.comLING_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("请输入要输入元素的个数>");
    int n=0;
    scanf("%d",&n);
    int *p=malloc_int(n);
    printf("请输入要排序的元素>\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("申请空间失败！\n");
    }
    return q;
}
void free_p(int *p){
    if(NULL==p){
        printf("传参错误!\n");
    }
    free(p);
    p=NULL;
}

bubbling.c文件：

#include "bubbling.h"
void bubbling(int *p,int len){
    if(NULL==p){
        printf("传参错误！\n");
    }
    for(int j = 0; j < len-1; j++){
		//内层循环控制一趟排序
		for(int i = 0; i < len-1-j; i++){
					//此处的 -1 是防止越界访问的
					//此处的 -j 是因为每趟都可以少比较一个元素
			if(p[i] > p[i+1]){//如果是降序 只需要将此处的 > 改成 < 即可
				//交换
				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){
 js   if(NULL==p){
        printf("传参错误！\n");
    }
    for(int i=0;i<len;i++){
        printf("%4d",*(p+i));
    }
    puts("");
}

4 goto的使用场合

常用于出错处理

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
    /*your code*/
    // 1. 定义3个指针类型的变量，最终都指向一个堆区的空间
    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");
        // 如果失败直接退出，没有问题
        goto ERR1;
    }
    s_p = (short *)malloc(sizeof(short));
    if ( s_p == NULL) 
    {
        printf("s_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失败需要先将i_p指向的堆区空间释放     
        goto ERR2;
    }
    c_p = (char *)malloc(sizeof(char));
    if ( c_p == NULL) 
    {
        printf("c_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失败需要先将i_p和s_p指向的堆区空间释放
        goto ERR3;
    }
    // 如果都分配成功，不使用时手动释放，
    // 如果不手动释放，当进行结束之后，系统也会进行回收。
    free(c_p);
    free(s_p);
    free(i_p);
    return 0;
ERR3:
    free(s_p);
ERR2:
    free(i_p);
ERR1:
    return -1;
}

宏定义函数版：

#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. 定义3个指针类型的变量，最终都指向一个堆区的空间
    // 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");
        // 如果失败直接退出，没有问题
        goto ERR1;
    }
    // short_p = (short *)malloc(sizeof(short));
    MALLOC(short)
    if ( short_p == NULL) 
    {
        printf("s_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失败需要先将i_p指向的堆区空间释放 android    
        goto ERR2;
    }
    // char_p = (char *)malloc(sizeof(char));
    MALLOC(char)
    if ( char_p == NULL) 
    {
        printf("c_p malloc memory failed!\n");
        // 如果失败需要先将i_p和s_p指向的堆区空间释放
        goto ERR3;
    }
    // 如果都分配成功，不使用时手动释放，
    // 如果不手动释放，当进行结束之后，系统也会进行回收。
    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：将s的内存区域的前n个字节以参数c填入

参数：

​ s：需要操作内存s的首地址

​ c：填充的字符，c虽然参数为in开发者_Python培训t，但必须是unsigned char , 范围为0~255

​ n：指定需要设置的大小

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：拷贝src所指的内存内容的前n个字节到dest所值的内存地址上。

参数：

​ dest：目的内存首地址

​ src：源内存首地址，注意：dest和src所指的内存空间不可重叠，可能会导致程序报错

​ n：需要拷贝的字节数

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：比较s1和s2所指向内存区域的前n个字节

参数：

​ s1：内存首地址1

​ s2：内存首地址2

​ n：需比较的前n个字节

返回值：

​ 相等：=0

​ 大于：>0

​ 小于：<0

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