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malloc和free的用法,freeplus

时间:2023-05-06 08:34:07 阅读:34907 作者:2050

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对于字符串的顺序存储,有些内容需要补充说明。 可以在程序运行时动态分配字符串值的存储空间。 例如,计算机中存在被称为“堆”的自由存储器区域。 可以使用c语言的动态分配函数malloc ()和free ) )管理此堆。

那么今天就闲话休提了,谈谈malloc ()和free () )

malloc (和free ) )的基本概念和基本用法1 .函数原型和说明:

void*malloc(longNumBytes ) :此函数分配numbytes字节并返回指向此内存的指针。 如果分配失败,则返回空指针。

关于分配失败的原因,应该有很多种。 例如,空间不足是一个。

voidfree(void*firstbyte ) :此函数将以前在malloc中分配的空间返回给程序或操作系统,也就是说释放此内存,以便重新获得自由。

2 .函数用法:

其实使用这两个函数并不是很难。 也就是说,在malloc () )之后觉得足够了就摇它给free ) )。 举个简单的例子:

view source打印? 01//Code. 02char *Ptr=NULL; 03ptr=(char* ) malloc ) 100 * sizeof (char ); 04if(null==ptr ) 05 ) 06退出) 1; 07 ) 08GETS(ptr ); 09//code.10free(ptr ); 11Ptr=NULL; 12//code .就这样。 当然,具体情况要具体分析,具体解决。 例如,如果定义了向一个函数申请内存并在函数返回中传递给该指针的指针,则释放内存的任务可能应该保留在其他函数中。

3 .函数使用应注意的问题:

申请内存空间后,需要检查分配是否成功。 如果不需要重新使用申请的内存,请记住释放; 发布后,指向此内存的指针必须为NULL,以避免在程序后面意外使用。 这两个函数应该配对。 如果申请后不被释放,就是内存泄露。如果无故被释放,就等于什么也没做。 发行版本只有一次,如果发行两次以上就会发生错误(发行空指针除外,因为发行空指针与实际上什么都没做一样,所以发行空指针或多次发行都没有问题) malloc ) )函数的类型为(void * ),任何类型的指针都可以转换为(void * ),但最好在此之前强制执行类型转换,因为这样可以避免编译器检查。 malloc ) )到底从哪里得到内存空间的? 1. malloc ) )到底是从哪里得到内存空间的? 答案是从山里得到空间。 这意味着函数返回的指针指向堆中的内存。 操作系统具有一个链表,用于记录空闲内存地址。 当操作系统收到程序请求时,它遍历此链表,查找第一个空间大于请求空间的堆节点,从空闲节点的链表中删除节点,然后在该节点上的是的!

说到这里,必须插入另一个小话题。 我想大家也知道是什么话题。 什么是堆? 说到堆栈,又忍不住说了堆栈! 什么是堆栈? 现在,让我们特别而简单地谈谈另一个小部分。

什么是堆:堆是大家共享的空间,分为全局堆和本地堆。 全局堆是所有未分配的空间,本地堆是用户分配的空间。 虽然在操作系统初始化进程时分配了堆,并且可以在运行时请求系统提供额外的堆,但请记住在使用完毕后将其返回给操作系统,否则是内存泄漏。 什么是堆栈? 堆栈是线程特定的,用于存储运行状态和本地自动变量。 堆栈在线程开始时初始化,每个线程的堆栈相互独立。 每个函数都有自己的堆栈,堆栈用于在函数之间传递参数。 在操作系统切换线程时自动切换堆栈的方式是在SS/ESP寄存器之间切换。 堆栈空间不需要用高级语言显式分配或释放。 上述概念描述是标准描述,但我们不知道是否删除了单独的短语并因此变为非标准。

通过说明概念,可以知道以下内容

堆栈由编译器自动分配并释放,存储函数的参数值、局部变量的值等。 其行为就像数据结构中的堆栈一样。 堆一般由程序员分配和释放。 如果不释放,程序结束时操作系统可能会回收。 请注意,这里可以说,不一定。 所以我想再强调一次,记得释放。 请注意,它与数据结构中的堆是分开的。 分配方法类似于链表。 (这个在上面稍微碰了一下) )。

因此,例如,假设您在函数上定义了一个指针变量,然后请求内存让指针指向该函数。 实际上,这个指针的地址在堆栈上,但它指向的内容在堆栈上。 因此,请再考虑一下。 向某个函数申请空间后,例如有以下函数。

view source打印? 1语音功能(语音)2{3char*p=) char * (malloc ) 100 * sizeof (char ) )

4}

就这个例子,千万不要认为函数返回,函数所在的栈被销毁指针也跟着销毁,申请的内存也就一样跟着销毁了,这绝对是错误的。因为申请的内存在堆上,而函数所在的栈被销毁跟堆完全没有啥关系。所以,还是那句话:记得释放。

2. free()到底释放了什么

这个问题比较简单,其实我是想和第二大部分的题目相呼应而已。free()释放的是指针指向的内存。注意,释放的是内存,不是指针。这点非常非常重要。指针是一个变量,只有程序结束时才被销毁。释放了内存空间后,原来指向这块空间的指针还是存在。只不过现在指针指向的内容的垃圾,是未定义的,所以说是垃圾。因此,前面我已经说过了,释放内存后把指针指向NULL,防止指针在后面不小心又被解引用了。

malloc()以及free()的机制

仔细看一下free()的函数原型,也许也会发现似乎很神奇,free()函数非常简单,只有一个参数,只要把指向申请空间的指针传递给free()中的参数就可以完成释放工作。这里要追踪到malloc()的申请问题了。申请的时候实际上占用的内存要比申请的大。因为超出的空间是用来记录对这块内存的管理信息。先看一下在《UNIX环境高级编程》中第七章的一段话:

大多数实现所分配的存储空间比所要求的要稍大一些,额外的空间用来记录管理信息——分配块的长度,指向下一个分配块的指针等等。这就意味着如果写过一个已分配区的尾端,则会改写后一块的管理信息。这种类型的错误是灾难性的,但是因为这种错误不会很快就暴露出来,所以也就很难发现。将指向分配块的指针向后移动也可能会改写本块的管理信息。

以上这段话已经给了我们一些信息了。malloc()申请的空间实际我觉得就是分了两个不同性质的空间。一个就是用来记录管理信息的空间,另外一个就是可用空间了。而用来记录管理信息的实际上是一个结构体。在C语言中,用结构体来记录同一个对象的不同信息是天经地义的事。下面看看这个结构体的原型:

view source print ? 1struct mem_control_block 2{ 3    int is_available;    //这是一个标记? 4    int size;            //这是实际空间的大小 5};

free()就是根据这个结构体的信息来释放malloc()申请的空间。而结构体的两个成员的大小我想应该是操作系统的事了。但是这里有一个问题,malloc()申请空间后返回一个指针应该是指向第二种空间,也就是可用空间。不然,如果指向管理信息空间的话,写入的内容和结构体的类型有可能不一致,或者会把管理信息屏蔽掉,那就没法释放内存空间了,所以会发生错误。

下面看看free()的源代码,我自己分析了一下,觉得比起malloc()的源代码倒是容易简单很多。

view source print ? 1void free(void *ptr) 2{ 3    struct mem_control_block *free; 4    free = ptr - sizeof(struct mem_control_block); 5    free->is_available = 1; 6    return; 7}

看一下函数第二句,这句非常重要和关键。其实这句就是把指向可用空间的指针倒回去,让它指向管理信息的那块空间,因为这里是在值上减去了一个结构体的大小。后面那一句free->is_available = 1; 我的想法是:这里is_available应该只是一个标记而已,因为从这个变量的名称上来看,is_available 翻译过来就是“是可以用”。 我觉得变量名字可以反映一个变量的作用,特别是严谨的代码。这是源代码,所以我觉得绝对是严谨的。这个变量的值是1,表明是可以用的空间。只是这里我想了想,如果把它改为0或者是其他值不知道会发生什么事?但是有一点我可以肯定,就是释放绝对不会那么顺利进行。因为这是一个标记。

当然,这里可能还是有人会有疑问,为什么这样就可以释放呢?我刚才也有这个疑问。后来我想到,释放是操作系统的事,那么就free()这个源代码来看,什么也没有释放,对吧?但是它确实是确定了管理信息的那块内存的内容。所以,free()只是记录了一些信息,然后告诉操作系统那块内存可以去释放,具体怎么告诉操作系统的我不清楚,但我觉得这个已经超出了我这篇文章的讨论范围了。

那么,我之前有个错误的认识,就是认为指向那块内存的指针不管移到那块内存中的哪个位置都可以释放那块内存。但是,这是错的。释放是不可以释放一部分的。首先这点应该要明白。而且,从free()的源代码看,ptr只能指向可用空间的首地址,不然,减去结构体大小之后一定不是指向管理信息空间的首地址。所以,要确保指针指向可用空间的首地址。。自己可以写一个程序然后移动指向可用空间的指针,看程序会有会崩。

最后可能想到malloc()的源代码看看malloc()到底是怎么分配空间的,这里面涉及到很多其他方面的知识。

总结:free()其实只是将分配的内存归还给操作系统,让其可以再malloc。但是对于其原先malloc时的指针不会有任何影响。free()后一定要将指针置为NULL。

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