C/C++学习线路_一文读懂C语言与C++动态内存

C/C++学习线路_一文读懂C语言与C++动态内存 程序在编译、运行等各个过程中,不同性质的数据存放在不同的位置。动态内存是从堆上分配,也叫动态内存分配。程序员自己负责在何时释放内存。动态内...

C/C++学习线路_一文读懂C语言与C++动态内存

程序在编译、运行等各个过程中,不同性质的数据存放在不同的位置。动态内存是从堆上分配,也叫动态内存分配。程序员自己负责在何时释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活。

C、C++程序编译的内存分配

1.从静态存储区域分配

内存在程序编译时就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。速度快、不容易出错,因为有系统会善后。例如全局变量,static变量等。

2.在栈上分配

在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

3.从堆上分配

即动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活。如果在堆上分配了空间,就有责任回收它,否则运行的程序会出现内存泄漏,另外频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。

一个C、C++程序编译时内存分为5大存储区:堆区、栈区、全局区、文字常量区、程序代码区,如下表所示。

attachments-2020-06-9ZW5WoPV5ef6be258c82a.jpg点击可放大查看

C、C++的程序编译时内存分配情况

实例:

int a=0;      //全局区初始化a
char *p1; //全局区未初始化p1
static char b; //全局区未初始化静态变量b

int main(void)
{
int c; //栈区临时变量c
char s[]="abc"; //栈区临时数组变量s
char *p2; //栈区临时变量p2
char *p3="123"; //常量区常量123,栈区指针变量p3
static int d=0; //全局静态初始化静态变量d
p1=new char[10]; //堆区分配10个字节符空间
p2=new char[20]; //堆区分配20个字节符空间
strcpy(p1,"123); //123放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123"优化成一个地方
}

答案

  • 栈区(stack):由编译器自动分配释放,存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
  • 堆区(heap):一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由系统回收。分配方式类似于链表。
  • 全局区(静态区)(static):存放全局变量、静态数据、常量。程序结束后由系统释放。
  • 文字常量区:常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
  • (5)程序代码区:存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码。

补充:在不同的内存区域,对于理解编程中的数据类型作用域和注意事项,比如静态数据和全局数据对其声明后区域的全局可见性,动态申请的内存为什么要及时释放等有很大的帮助。

2 分析代码段有没有错误

代码段1

void A(char *p)
{
p=(char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
A(str);
strcpy(str,"hello world";
printf(str);
}

代码段2

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

代码段3

void A(char **p,int num)
{
*p=(char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
A(&str,100);
strcpy(str,"hello");
printf(str);
}

代码段4

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

分析问题:代码一到代码四主要考查面试者对内存操作的理解程度,基本功扎实的面试者能找到大部分的错误,但是全部找出还是有一定难度的。这四段代码主要有以下三个问题:

  1. 指针的理解和使用问题。
  2. 变量生存周期和作用域的问题。
  3. 动态内存申请和释放的问题。

代码一:传入函数A( char *p )的参数为字符型指针,在这个函数修改参数p的值时并不能真正修改实参的值,如:

char *str = NULL;
A(str);

执行完这两句后str的值仍然是NULL,如果想改变指针的值,就得用二阶指针来完成。不理解指针和指针的用法是导致这个错误的主要原因。

代码二:在函数A(void )中:

char p[]="hello world";
return p;

其中的p[]数组是函数A中的局部变量,函数返回后,p就被释放掉了,str指向了一段无用的内存区域,输出的str会是乱码。理解变量的作用域是解决本题的关键。

代码三:避免了代码一中的问题,A的参数是二阶指针,传入的参数也是字符串的指针的指针,这样就可以在函数A中改变字符串指针的值了。但是在A中执行了申请动态内存的并且赋值给字符串指针的语句:

*p=(char *)malloc(num);

在Test中A返回后,没有对指针*p做任何判断就使用了p。

 strcpy(str,"hello");

假如动态内存没有申请成功,这句就会出现错误,所以在申请动态内存后,应该首先判断是内存否申请成功,然后再使用,以避免错误发生。如下:

if(*p =NULL)
{
.......//申请失败异常处理
}

另外,没有释放动态申请的内存空间。

代码四:同代码三一样,申请了动态内存后没有检验是否申请成功就直接使用,并且在free( str)后str没有置空,str成了“野指针”。一定要记得每次释放动态申请的内存空间后指针要置空,如下:

free(str);
str = NULL;

答案

四段代码全有错误:

  • 代码一:A( char *p )的参数为字符型指针,在这个函数修改参数p的值时并不能真正修改实参的值。
  • 代码二:其中的p[]数组是函数A中的局部变量,函数返回后,p就被释放掉,str便指向了一段无用的内存区域。
  • 代码三:没有判断动态内存申请是否成功而直接使用,没有释放动态申请的内存,造成内存泄漏。
  • 代码四:没有判断动态内存申请是否成功而直接使用,动态内存释放后没有将指针置空。

注意:申请动态内存时一定要先判断是否申请成功,失败时要进行失败处理;动态内存使用后要及时释放,不要造成内存的泄漏;释放后将原先指向动态内存的指针置空,以免生成“野指针”。

  • 发表于 2020-06-27 11:34
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