c语言 动态分配内存

**动态内存分配** (所有高级语言,没有C里深刻,对JAVA、C#理解有益)
传统数组的缺点:

1.数组长度必须事先指定,而且只能是常整数,不能是变量
例子 int a[5]; //必须事先指定,而且只能是常整数
int len = 5; int a[len];//error
2.传统形式定义的数组,该数组的内存程序员无法手动释放
数组一旦定义,系统为数组分配的内存空间就会一直存在,除非数组所在的函数运行终止。
在一个函数运行期间,系统为该函数中的数组分配的空间会一直存在。
直到该函数运行完毕时,数组的空间才会被系统自动释放(不是清零)。
例子:void f(void){ int a[5]={1,2,3,4,5};…}
//数组a 占20个字节的内存空间,程序员无法手动编程释放它,数组a只能在f()函数结束被系统释放
3. 数组的长度一旦定义,数组长度就不能再更改。
数组的长度不能在函数运行的过程中动态的扩充或缩小

4. 传统方式定义的数组不能跨函数使用
A函数定义的数组,只有在A函数运行期间才可以被其他函数使用,
但A函数运行完毕后,A函数中的数组将无法在被其他函数使用。

#include<stdio.h>
void g(int * pArr, int len)
{
pArr[2] = 88; //parr[2]==a[2] 等价于
}
void f(void)
{
int a[5] = {1,2,3,4,5}; //数组a 只在f()执行时有效
g(a,5);
printf("%d\n", a[2]);
}
int main(void)
{
f(); // 结果: 88
//printf(“a[0] = %d\n”, a[0]); // error
return 0;
}

为什么需要动态分配内存
很好的解决的了传统数组的4个缺陷

动态内存分配举例_动态数组的构造 难点
//malloc是memory(内存) allocate(分配)的缩写 动态内存空间是怎么造出来的?
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

int main(void)
{
int i = 5; //分配了4个字节,静态分配
int * p = (int )malloc(100);
/

1. 要使用malloc函数,必须要添加malloc.h头文件
2. malloc函数只有一个形参,并且形参是整型
3. 100表示请求系统为本程序分配100个字节
4. malloc函数只能返回第一个字节的地址,但此时并不能确定该变量的类型,只有将这个地址被强制类型转化成存放整型变量的地址,这时才传达出指向整型变量的信息。
5. 系统总共分配了104个字节的内存空间,p变量本身占4个字节(静态分配),p所指向的内存占100个字节(动态分配) 若为int 则可存25个,若为char则可存100个变量。
6. p本身所占的内存是静态分配的,p所指向的内存是动态分配的
*/
free§;
//free§表示把p说指向的内存空间给释放掉,
//p本身的内存不能释放,只有main函数终止时,由系统自动释放

*p = 5; 
//*p代表的就是一个这int变量,*p这个整型变量的内存分配方式和int i =5;不同。
//*p是内存是动态分配的, int i是静态的。

printf("同志们好!\n");

return 0;

}

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

void f(int * q) //q是p的拷贝或副本 q等价于p q等价于p q=200则p=200
{
//*p = 200; //error f()没有p变量,p是在main()函数定义的
// q = 200; //error q是指针变量(地址),200是整数int
*q = 200; //OK!类型一致
// * *q 语法错误 !q整型变量, 只有指针变量前可以加
//free(q); //把q指向的内存释放掉
}

int main(void)
{
int * p = (int *)malloc(sizeof(int)); //sizeof(int)=4;
*p = 10;

printf("%d\n", *p); //10
f(p);
printf("%d\n", *p); //200
			// f()函数中 free(q)作用后,则输出 -572662307(垃圾值)
return 0;

}

/*

目的:动态一维数组示例	
realloc(pArr, 100)
//扩充动态内存空间 (原来50变100;原来150变100)
//保留原来动态内存中未被截取的内容

*/

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

int main(void)
{
//int a[5]; //系统静态地分配20个字节的空间给数组a

int len;
int *pArr;

printf("请输入你要存放的元素个数:" );
scanf ("%d", &len);	//5
pArr = (int *)malloc(4*len);	//pArr指向这20个字节动态空间的前4个字节
/*	
动态的构造了一个一维数组,该数组的长度len, 数组名是pArr, 数组元素类型是int
类似与int pArr[len]; len可以根据需要变化
*/

//对一维数组进行操作,如:对动态一维数组进行赋值
for (int i=0; i<len; ++i)
scanf("%d", &pArr[i]);

printf("动态数组元素为: \n");

//对一维数组进行输出
for	(i=0; i<len; ++i)
	printf("%d\n", pArr[i]);

free(pArr);	//动态空间被释放

printf("%d\n", *(pArr+1));  
//动态空间被释放,原来动态数组数元素内容为垃圾值-572662307

return 0;

}

/*-
请输入你要存放的元素个数:4
4 6 8 10
动态数组元素为:
4
6
8
10
*/

使用动态数组的优点:
1.动态数组长度不需要事先给定;
2.内存空间可以手动释放;
3.在程序运行中,动态内存空间大小可以通过realloc函数手动扩充或缩小

静态内存和动态内存的比较
静态内存是由系统自动分配,有系统自动释放
静态内存是在栈分配的

动态内存是由程序员手动分配、手动释放
动态内存是在堆分配的

/*

目的: 多级指针  --  自己画几个示意图  就会豁然开朗。

/

#include <stdio.h>

int main(void)
{
int i = 10; // i
int * p = &i; // 最终 p就是 i;
int
q = &p; // q 只能存放 int 类型的地址 即p 的地址&p
int
*r = &q; // r 只能存放 int **类型的地址 即q 的地址&q

//r = &p; //error! 因为r是int***类型,只能存放int **类型变量的地址
printf("i = %d\n", ***r); *r = q; **r = *q =p  ***r = **q = *p = i;
printf("i = %d\n", **q); *q = p ;  **q = *p  === i 
printf("i = %d\n", *p); *p = i;
printf("i = %d\n", i);
return 0;

}

/*
i = 10
i = 10
i = 10
i = 10
*/

#include <stdio.h>

//多级指针在函数中的应用
void f(int ** q)
{
**q = 100; //*q就是p
}

void g()
{
int i = 10;
int * p = &i;
printf(“i = %d *p = %d\n”, i, *p);

f(&p); //p是int *类型	&p就是int ** 类型

printf("i = %d  *p = %d\n", i, *p);

}

   int main(void) 

{
g();
return 0;
}

/*

i = 10   *p = 10
i = 100  *p = 100

*/

  #include <stdio.h>

#include <malloc.h>
void f(int * q) //q是p的拷贝副本
{
*q = 1;
}

void g(int **r)
{
**r = 2;
}

void h(int ***s)
{
***s = 3;
}

void i(int ****t)
{
****t = 4;
}

//要想修改函数变量的值,只能发送该变量的地址,修改一个以上的值,必须用指针

int main(void)
{
int *p = (int *)malloc(4);
printf("*p = %d\n", *p); //垃圾值

f(p); //调用的是指针
printf("*p = %d\n", *p);	//1 
				
g(&p);//调用的是指针变量的地址
printf("*p = %d\n", *p);	//2

//h(&(&p));// error C2102: '&' requires l-value	
int **pp = &p; //pp是存放p地址的指针, int ** 整型指针的指针类型
h(&pp); //调用的是存放p指针的指针的地址	int ***整型指针的指针的指针类型
printf("*p = %d\n", *p);	//3

int ***ppp = &pp;
i(&ppp);//调用的是一个三级指针的指针的地址,int **** 整型四级指针
printf("*p = %d\n", *p);	//4

return 0;
}

跨函数使用内存的问题 难点
/*
2011-05-02
目的:跨函数使用内存
函数内的静态空间,不能被其他函数调用访问
*/
#include <stdio.h>

void f(int q) //理解为 int *q
{
int i =5;
//*q等价于p *p和
*q都不等价于p
//*q = i; //error *q等价于p 推出 p=i; 错!
*q = &i; //**q = *p = i;
}
int main(void)
{
int *p;

	f(&p);
	printf("%d\n", *p);	
return 0;

}
/*结果:5
本语句语法没有问题,但逻辑上有问题
内存越界:程序访问了一个不该被访问的内存
函数内的静态空间,不能被其他函数调用访问
函数中的内存空间,随函数终止而被释放。
内存空间释放后的内容不属于其他函数,其他函数无权限访问。
但释放后的内存空间的地址是可以被其他函数读取的。
但指针变量可以存贮任何函数中静态内存空间的地址,p都能存垃圾,p想存谁存谁。
只是它此时已经没有权限读取(访问) i这个地址的数据了,出错。
*/

/*

目的:动态内存可以跨函数访问
程序运行在栈顶进行

静态空间是在栈里面分配的,函数终止本质叫做出栈,所以静态空间随着函数终止而释放,
动态空间是在堆里面分配的,与栈无关,与函数终止无关,不随着函数终止而释放。

堆和栈相关深入知识就需要《数据结构》和《操作系统》两门课学习,而这两门课难度大,理论性强,短期内收不到立竿见影的成效,属于内功心法,因此大多培训班已经取消了学习。
可以用free()释放
*/

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

void f(int ** q) //*q等价p 已经声明了q的类型为int **
{
*q = (int )malloc(sizeof(int));//sizeof(整数类型)
/

不要用4,因为c语言只规定short int字节数 小于 int字节数 小于 long int字节数,没有规定明确的字节数,无统一硬性规定。
不同软件系统可能出现不同,统一用sizeof(int)来获取实际值
int * p;在p声明的情况下,
构造动态空间也可以写成 p = (int *)malloc(sizeof(int));
*/
// *q等价p, 等价于 p = (int *)malloc(sizeof(int));
// q = 5; //error! q指针
// *q = 5; //error! p = 5
**q = 5; //OK! 等价于 *p = 5
}

int main(void)
{
int * p;
f(&p); //只有调用变量的地址,才能改变变量的值

printf("%d\n", *p); 

//f函数中,没有free(q);所以动态空间仍然保留,动态空间中的内容可以被访问

return 0;

}
/*
输出结果:
5
*/

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