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C语言动态内存开辟常见问题解决与分析流程

2024-04-02 19:04:59 482人浏览独家记忆

摘要

目录前言一、动态内存错误1.对NULL指针的解引用操作2.对动态开辟空间的越界访问3.使用free释放非动态开辟的空间4.使用free释放动态内存中的一部分5.对同一块动态内存动态开

前言

当我们用动态内存分配函数来编写程序时，在编写的过程中常常会产生一些不易被察觉，被发现的错误，例如对NULL指针的解引用操作，对动态开辟空间的越界访问，使用free释放非动态开辟的空间，使用free释放动态内存中的一部分，对同一块动态开辟的空间，多次释放，动态开辟空间忘记释放。下面我们挨个来分析，刨析一下这些个常见的动态内存开辟的问题。

一、动态内存错误

1.对NULL指针的解引用操作

代码如下（示例）：


错误示例：
//动态内存开辟
int main()
{
 
	int* p = malloc(100000000000);
	//没有对mollac函数的返回值做判空处理
		int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = 5;
	}
	
	return 0;
}
 
正确示例：
//动态内存开辟
int main()
{
 
	int* p = malloc(100000000000);
	if (p == NULL)
	{
		return 1;
	}
		int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = 5;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

2.对动态开辟空间的越界访问

代码如下（示例）：


错误示例：
//动态内存开辟
int main()
{
 
	int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		return 1;
	}
		int i = 0;
		//越界访问
	for (i = 0; i < 40; i++)//malloc函数只是开辟了十个整型的空间，这里却要访问四十个元素。
	{
		*(p + i) = 5;
	}
	for (i = 0; i < 40; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}
 
正确示例：
//动态内存开辟
int main()
{
 
	int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		return 1;
	}
		int i = 0;
		
	for (i = 0; i < 10; i++)
		*(p + i) = 5;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

3.使用free释放非动态开辟的空间

代码如下（示例）：


//动态内存开辟
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };//栈区
	int* p = arr;
	free(p);//使用free释放非动态开辟的空间
	p = NULL;
	return 0;
}

4.使用free释放动态内存中的一部分

代码如下（示例）:


 
//动态内存开辟
int main()
{
	int* p = malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		*p++ = i;//1：p一直往后走之后没人知道起始空间的位置在哪，2：p释放的只是后面空间的一部分，前面的空间并没有得到释放。
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

5.对同一块动态内存动态开辟的空间多次释放

代码如下（示例）：


//动态内存开辟
int main()
{
	int* p = malloc(10 * sizeof(int));
	//使用
	//释放
	free(p);
	//再次释放
	free(p);//free要是传的是空指针什么事都不会发生。
	p = NULL;
	return 0;
}

6.动态开辟的空间忘记释放（容易造成内存泄露，比较严重）

代码如下（示例）：


void test()
{
	int* p = malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//使用
	//忘记释放
}
 
//动态内存开辟
int main()
{
	test();
	return 0;
}

二、动态内存错误面试题分析

1.NULL指针传参不取地址传的也是一份临时拷贝


例题分析：
 
void GetMemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
}
 
int main()
{
	test();
	return 0;
}

程序运行结果：

拷贝不成功，程序直接挂掉。

原因分析：

str传给GetMemory函数的时候是值传递，所以GetMemory函数的形参p是str的一份临时拷贝。
在GetMemory函数内部动态申请空间的地址，存放在P中，不会影响外面str，所以当GetMemory函数返回
之后，str任然是NULL指针，所以strcpy会失败。
当GetMemory函数返回之后，形参p销毁，使得动态开辟的100个字节存在内存泄漏。

正确代码：


//第一种改法：
 
char* GetMemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
	return p;
}
void test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
 
int main()
{
	test();
	return 0;
}
 
 
//第二种改法：
 
char* GetMemory(char** p)
{
	*p = (char*)malloc(100);
}
void test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
 
int main()
{
	test();
	return 0;
}

2.局部变量和形式参数存在于栈上

代码如下（示例）：


//例题分析：
 
char* GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}
 
int main()
{
	test();
	return 0;
}

程序运行结果：

打印不成功，打印的都是随机值

原因分析：

GetMemory函数内部创建的数组是在栈区上创建的
出了函数，p的数组的空间就还给了操作系统
返回的地址是没有实际意义的，如果通过返回的地址，去访问内存就是非法访问内存。

正确代码：


char* GetMemory(void)
{
	static char p[] = "hello world";
	return p;
}
void test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}
 
int main()
{
	test();
	return 0;
}

3.动态内存开的空间记得free释放掉

代码如下（示例）


void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

错误分析：

申请的动态内存空间使用完之后没有及时free释放掉。

正确代码：


void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

4.非法访问内存

代码如下（示例）


void test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
	free(str);
	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

错误分析：

申请的空间已经free释放还给操作系统了，及时str还记得这块空间的起始地址，但是也不能访问，属于非法访问内存空间。
free完之后要及时把str置成NULL指针。

正确代码：


void test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
	free(str);
	str = NULL;
	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}