Linux-（C/C++）动态内存分配malloc以及相关学习

1、c/c++内存分类（引用c++ primer ）（对象在c语言中可以理解为变量）

1.1、静态内存：静态内存用来保存局部static对象、类static数据成员、以及定义在任何函数之外的变量

1.2、栈内存：栈内存用来保存定义在函数内非static对象。（当然包含函数参数开辟的内存）

1.3、动态内存：每个程序还有一个内存池，这部分内存被称作*空间（free store）或者堆（heap）。程序用堆来存储动态分配的内存（dynamically allocate）的对象，也就是，那些在程序运行时分配的对象。动态对象的生存期由程序来控制，所以，不再使用动态对象时，我们的代码必须显示的销毁它们。

note：分配在静态或栈内存的对象由编译器自动创建和销毁，对于栈对象，仅在其定义的程序块运行时才存在，static对象在使用之前分配，在程序结束时销毁。

2、c/c++内存分配相关函数以及运算符

2.1、c分配内存函数如下：（在linux下查询得知，使用命令：man 3 malloc ）

name
       malloc, free, calloc, realloc - allocate and free dynamic memory
synopsis
       #include 

       void *malloc(size_t size);   
       void  free(void *ptr);
       void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
       void *realloc(void *ptr, size_t size);

 

size_t类型: size_tis the unsigned integer type of the result of

size_tcan store the maximum size of a theoretically possible object of any type (including array).

size_tis commonly used for array indexing and loop counting. programs that use other types

它是一个与机器相关的unsigned类型，其大小足以保证存储内存中对象的大小（来源百度百科）

malloc函数分配size个字节，分配成功返回指向这块分块内存的指针。分配失败将返回null;

calloc跟malloc类似，不同点是calloc分配了nmemb*size个字节。

realloc：重新分配内存，一般用于程序追加内存。将改变ptr指向的内存块字节为size，如果一开始ptr为null，

那么这个函数实现类似malloc，否则ptr指向的内容在范围（ptr起点和终点（min(old size,new size)）将不会改变，如

果new size 大于old size（ptr之前分配的字节），那么多出的那部分是没有初始化的，所以我要习惯初始化这部分内

存。其它部分也类似malloc。

free:这个函数将释放由malloc、calloc、realloc返回指向的内存指针ptr，否则free(ptr)将是未定义的行为。如果

ptr为空，那么free(ptr)，将什么都不做。这告诉我们，free(ptr)之后，请务必ptr=null; 若不然，ptr便成了悬空指

针，如果往后没分配内存给ptr又再free(ptr)，这时将产生未知的错误。

note：通常使用malloc跟free，因为另外两个函数，一般情况下，其实malloc可取代他们。
举个例子，程序如下（大概流程）：

 

// code... 
char *ptr = null; 
ptr = (char *)malloc(100 * sizeof(char)); 
if (null == ptr) 
{ 
         打印strerror(errno);  //在linux打印出错信息
} 
gets(ptr); 

// code... 
free(ptr); 
ptr = null;   //好习惯
// code... 

 

2.2c++分配内存

在c++中，动态内存的管理是通过一堆运算符来完成的.

new: 在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针。
delete： 接受一个动态对象的指针，销毁一个对象，并且释放与之关联的内存。（数组：delete []数组名），

note：c跟c++分配内存不要混合使用，比如使用new分配的内存，使用free()释放，要知道delete需要完成系列的析构操作，而free只是简单释放而已。有时候侥幸通过，不能保证别的编译器就能通过。

3、分配内存引起注意的地方（大概）

3.1、申请了内存空间后，必须检查是否分配成功。
3.2、当不需要再使用申请的内存时，记得释放；释放后应该把指向这块内存的指针指向null，防止程序后面不小心使用了它。
3.2、这两个函数（malloc、free）应该是配对。如果申请后不释放就是内存泄露；如果无故释放那就是什么也没有做。释放只能一次，如果释放两次及两次以上 会出现错误（释放空指针例外，释放空指针其实也等于啥也没做，所以释放空指针释放多少次都没有问题）。
3.4、虽然malloc()函数的类型是(void *),任何类型的指针都可以转换成(void *),但是最好还是在前面进行强制类型转换，因为这样可以躲过一些编译器的检查。
3.5、c使用自定义函数分配内存一般使用二级指针。

来看一个例子，自定义函数分配内存。

 

#include
#include

char *allocate_p(char * str)
{
	str=(char *)malloc(sizeof(char));
}
int main(void )
{
	char *p;//为了测试不初始化null
    allocate_p(p);
    free(p);
    printf("ok");
	return 0;
}
/*
 * 使用gcc编译通过，运行报错
*** glibc detected *** 
*** ./test1: free(): invalid pointer: 0xb771bff4 ***
*** 说明p是一个悬空的指针，那么allocate_p()没分配空间。
*** 这非常类似值传递，将p没初始化的内存传递给str,函数给str分配内存,
*** 这时p还是原来的那个没初始化内存。当分配函数完了之后，str的动态分配的内存还没释放，
*** p依旧什么都不是。这就导致，该释放的没释放，不该释放的释放了
*** free(p)是未定义的错误
*/

 

解决方案。

/*
 * 我们是用指针传递来解决值传递不足。
 * 这时候我们也可以利用类似想法来解决这个问题。
 * */
#include
#include

char *allocate_p(char ** str)
{
	*str=(char *)malloc(sizeof(char));
}
int main(void )
{
	char *p;//为了测试不初始化null
    allocate_p(&p);
    free(p);
    printf("ok");
	return 0;
}
/*
 * allocate_p(&p);str=p的地址。
 * 那么*str=p。因此
 * *str=(char *)malloc(sizeof(char));
 * 等价于  p==(char *)malloc(sizeof(char));
 * 当free(p) 相当于free(str)，注意就不会内存泄漏了
*/

再来看一个经典的例子。

 

#include 
char *returnstr()
{
    char *p="hello world!";
    return p;
}
int main()
{
    char *str;
     str=returnstr();
    printf("%s/n", str);
    
    return 0;
}
#include 
char *returnstr()
{
    char p[]="hello world!";
    return p;
}
int main()
{
    char *str;
     str=returnstr();
    printf("%s/n", str);
    
    return 0;
}
/*
分析：这两个函数唯一差别是returnstr中局部变量*p/p[],
"hello world"作为静态字符串实际上存储在数据区，但写程序的人不知道这个地址，而程序本身知道。
当某一函数以{ char p[] = "hello world"; ...}方式使用此静态字符串时，实际上相当于：
  char p[12];
  strcpy(p, "hello world");
  ....
p[12]是在栈里临时分配的。虽然p指向的内容是"hello world", 但是这是复制品，不是原件。
当函数结束，char p[]就被程序回收了，所以p[]的内容就不再是"hello world"了。
但如果以char *p="hello world"的方式使用，p指向的是静态字符串存储的位置，
也就是说指向"hello world"的原件，当然没有问题了。
如果想坚持用char p[]而不使用char *p, 有效方法必须是：
char *returnstr()
{
static char p[]="hello world";
return p;
}
static char []是静态的，存储在数据区。
*/