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【C语言】malloc()和free()函数的讲解以及相关内存泄漏问题

2013年01月27日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2140字 ⁄ 字号 评论关闭

1、函数原型及说明:

void *malloc(long NumBytes):该函数分配了NumBytes个字节,并返回了指向这块内存的指针。如果分配失败,则返回一个空指针(NULL)。

关于分配失败的原因,应该有多种,比如说空间不足就是一种。

void free(void *FirstByte): 该函数是将之前用malloc分配的空间还给程序或者是操作系统,也就是释放了这块内存,让它重新得到自由。

 

2、函数的用法:

其实这两个函数用起来倒不是很难,也就是malloc()之后觉得用够了就甩了它把它给free()了,举个简单例子:

// Code...

char *Ptr = NULL;

Ptr = (char *)malloc(100 * sizeof(char));

if (NULL == Ptr)
    {
        exit (1);
    }

gets(Ptr);

// code...

free(Ptr);

Ptr = NULL;

// code...

就是这样!当然,具体情况要具体分析以及具体解决。比如说,你定义了一个指针,在一个函数里申请了一块内存然后通过函数返回传递给这个指针,那么也许释放这块内存这项工作就应该留给其他函数了。

3、关于函数使用需要注意的一些地方:

A、申请了内存空间后,必须检查是否分配成功。

B、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。

C、这两个函数应该是配对。如果申请后不释放就是内存泄露(什么叫内存泄漏:简单的说就是申请了一块内存空间,使用完毕后没有释放掉。它的一般表现方式是程序运行时间越长,占用内存越多,最终用尽全部内存,整个系统崩溃。由程序申请的一块内存,且没有任何一个指针指向它,那么这块内存就泄露了);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)。

D、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。

二、malloc()到底从哪里得来了内存空间:

 

1、malloc()到底从哪里得到了内存空间?答案是从堆里面获得空间。也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时,就会遍历该链表,然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后就将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序。

说到这里,不得不另外插入一个小话题,相信大家也知道是什么话题了。什么是堆?说到堆,又忍不住说到了栈!什么是栈?下面就另外开个小部分专门而又简单地说一下这个题外话:

 

2、什么是堆:堆是大家共有的空间,分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间,局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的时候分配,运行过程中也可以向系统要额外的堆,但是记得用完了要还给操作系统,要不然就是内存泄漏。

什么是栈:栈是线程独有的,保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化,每个线程的栈互相独立。每个函数都有自己的栈,栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈,就是切换SS/ESP寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。

这下子大家知道学操作系统的重要性了吧。

通过上面对概念的描述,可以知道:

栈是由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。

堆一般由程序员分配释放,若不释放,程序结束时可能由OS回收。注意这里说是可能,并非一定。所以,一定记得要释放!

注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。

   所以,举个例子,如果你在函数上面定义了一个指针变量,然后在这个函数里申请了一块内存让指针指向它。实际上,这个指针的地址是在栈上,但是它所指向的内容却是在堆上面的!这一点要注意!所以,再想想,在一个函数里申请了空间后,比如说下面这个函数:

// code...

void Function(void)
       {
        char *p = (char *)malloc(100 * sizeof(char));
    }
  
   就这个例子,千万不要认为函数返回后,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!因为申请的内存在上,而函数所在的被销毁跟堆完全没有啥关系。所以,还是那句话:记得释放!

 

3、free()到底释放了什么

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。例如你用free( p )释放了内存空间后,原来指向这块空间的指针还是存在!此时原本指向刚刚释放掉了空间的指针p仍然指向了该内存空间,这样一旦这段内存已经被别的变量使用的话,就可能误用p来修改这里的值,这不是我们所期望的,所以free(p)之后一定要将p = NULL;,这样就万无一失了。

因此,释放内存后把指针指向NULL,防止指针在后面不小心又被引用了。非常重要啊这一点!

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