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  • 关于c语言内存分配,malloc,free,和段错误,内存泄露

    1.   C语言的函数malloc和free

     (1) 函数malloc和free在头文件<stdlib.h>中的原型及参数

           void * malloc(size_t size)

    动态配置内存,大小有size决定,返回值成功时为任意类型指针,失败时为NULL。

           void  free(void *ptr)

    释放动态申请的内存空间,调用free()后ptr所指向的内存空间被收回,如果ptr指向未知地方或者指向的空间已被收回,则会发生不可预知的错误,如果ptr为NULL,free不会有任何作用。

    (2) C语言中典型用法

            T为任意数据类型

           T *p = ( T * )malloc( sizeof(T) * n)

           if(NULL= =p)

      {

           printf(“malloc fail! ”);

           ……//相关资源收回的处理

           exit(-1);

      }

    … …//此过程不能改变指针p的指向,如果改变指针指向,那么后面free将会出错,因为这里free的并不是原来的p指针,而是改变后的。当然如果改变了p的指向,那么必须再free前,将p再指回原来的位置。这样就没问题了。

    free(p);

    p=NULL;

    注意:malloc后通常要对返回值进行判断,避免发生不必要的错误。

    注意,最好再p 被free掉后,加上p=NULL这句

     

    “野指针”不是NULL指针,是指向“垃圾”内存(不可用内存)的指针。人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的,if无法判断一个指针是正常指针还是“野指针”。有个良好的编程习惯是避免“野指针”的唯一方法。
    
    指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针。别看free和delete的名字(尤其是delete),它们只是把指针所指的内存给释放掉,但并没有把指针本身干掉。此时指针指向的就是“垃圾”内存。释放后的指针应立即将指针置为NULL,防止产生“野指针”。

    (3) 内存说明

    malloc函数动态申请的内存空间是在里(而一般局部变量存于栈里),并且该段内存不会被初始化,与全局变量不一样,如果不采用手动free()加以释放,则该段内存一直存在,直到程序退出才被系统,所以为了合理使用内存,在不适用该段内存时,应该调用free()。另外,如果在一个函数里面使用过malloc,最好要配对使用free,否则容易造成内存泄露(没有将内存还给自由存储区)。

    但是,往往会在free的时候发生段错误.

     

    正确的做法是这样:

    // 在分配之前加一句判断指针是否为空,防止产生内存泄露

    struct XXXX * ptr=NULL;
    if (ptr == NULL) {
    ptr  =  (struct XXXX *)malloc(num * sizeof(struct XXXX);

    }

    // 在释放之前加一句判断指针是否为空,防止产生异常
    if (ptr != NULL) {
    free(ptr);
    ptr = NULL;

    }

    补充:C 语言作为 Linux 系统上标准的编程语言给予了我们对动态内存分配很大的控制权。


    然而,这种自由可能会导致严重的内存管理问题,而这些问题可能导致程序崩溃或随时间的推移导致性能降级。

    内存泄漏(即 malloc() 内存在对应的 free() 调用执行后永不被释放)和缓冲区溢出(例如对以前分配到某数组的内存进行写操作)是一些常见的问题,它们可能很难检测到。这一部分将讨论几个调试工具,它们极大地简化了检测和找出内存问题的过程。

    只要在代码中添加一个头文件并在 gcc 语句中定义了 MEMWATCH 之后,您就可以跟踪程序中的内存泄漏和错误了。MEMWATCH 支持 ANSI C,它提供结果日志纪录,能检测双重释放(double-free)、错误释放(erroneous free)、没有释放的内存(unfreed memory)、溢出和下溢等等。

    这里是memwatch的说明

     

    补充2:转自:http://www.cnblogs.com/yfanqiu/archive/2012/05/08/2490410.html

     

    2.  C++中的运算符new和delete

    new和delete是C++中的运算符,不是库函数,不需要库的支持,同时,他们是封装好的运算符。

    (1)new是动态分配内存的运算符,自动计算需要分配的空间,在分配类类型的内存空间时,同时调用类的构造函数对内存空间进行初始化,即完成类的初始化工作。动态分配内置类型是否自动初始化取决于变量定义的位置,在函数体外定义的变量都初始化为0,在函数体内定义的内置类型变量都不进行初始化。

    (2)delete是撤销动态申请的内存运算符。delete与new通常配对使用,与new的功能相反,可以对多种数据类型形式的内存进行撤销,包括类,撤销类的内存空间时,它要调用其析构函数,完成相应的清理工作,收回相应的内存资源。

    (3)典型用法

    int *p = new int;                       delete p;

    char *p = new char;                  delete p;

    类的类型 *p = new 类的类型; delete p;

    //注意,指针p存于栈中,p所指向的内存空间却是在堆中。

                                Obj * p = new Obj[100];                     delete [ ]p;

    //注意,new申请数组,delete删除的形式需要加括号“[ ]”,表示对数组空间的操作,总之,申请形式如何,释放的形式就如何。

    (4)内存说明。new申请的内存也是存于中,所以在不需要使用时,需要delete手动收回。

    3.  new/delete与malloc/free之间的联系和区别

    (1)          malloc/free和new/delete的联系

    a)存储方式相同。malloc和new动态申请的内存都位于堆中。申请的内存都不能自动被操作系统收回,都需要配套的free和delete来释放。

    b)除了带有构造函数和析构函数的类等数据类型以外,对于一般数据类型,如int、char等等,两组动态申请的方式可以通用,作用效果一样,只是形式不一样。

    c)内存泄漏对于malloc或者new都可以检查出来的,区别在于new可以指明是那个文件的那一行,而malloc没有这些信息。

    d)两组都需要配对使用,malloc配free,new配delete,注意,这不仅仅是习惯问题,如果不配对使用,容易造成内存泄露。同时,在C++中,两组之间不能混着用,虽说有时能编译过,但容易存在较大的隐患。

    (2)          malloc/free和new/delete的区别

    a)malloc和free返回void类型指针,new和delete直接带具体类型的指针。

    b)malloc和free属于C语言中的函数,需要库的支持,而new/delete是C++中的运算符,所以new/delete的执行效率高些。C++中为了兼用C语法,所以保留malloc和free的使用,但建议尽量使用new和delete。

    c)在C++中, new是类型安全的,而malloc不是。例如:

    int* p = new char[10];                    // 编译时指出错误

      delete [ ]p;                                     //对数组需要加中括号“[ ]”

    int* p = malloc(sizeof(char )*10);    // 编译时无法指出错误

       free (p);                                       //只需要所释放内存的头指针

    d)使用new动态申请类对象的内存空间时,类对象的构建要调用构造函数,相当于对内存空间进行了初始化。而malloc动态申请的类对象的内存空间时,不会初始化,也就是说申请的内存空间无法使用,因为类的初始化是由构造函数完成的。delete和free的意义分别于new和malloc相反。

    e)不能用malloc和free来完成类对象的动态创建和删除。

    4.  C/C++程序的内存分配介绍

    该部分参考于http://blog.csdn.net/sparkliang/archive/2008/12/30/3650324.aspx

     

    (1)栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,一般使用寄存器来存取,效率很高,但是分配的内存容量有限。一般局部变量和函数参数的暂时存放位置。

    (2)堆内存,亦称动态内存。如malloc和new申请的内存空间。动态内存的生存期由程序员自己决定,使用非常灵活。

    (3)全局代码区:从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。

    (4)常量区:文字常量分配在文字常量区,程序结束后由系统释放。

    (5)代码区:存放整个程序的代码,因为存储是数据和代码分开存储的。

     

    总结:

    (1)new、delete 是操作符,只能在C++中使用。malloc、free是函数,可以覆盖,C、C++中都可以使用。
    (2)new 自动计算需要分配的空间大小,可以调用对象的构造函数,对应的delete调用相应的析构函数。malloc仅仅分配内存,free仅仅回收内存,并不执行构造和析构函数
    (3)new 类型安全、返回的是某种数据类型指针,malloc 非类型安全、返回的是void指针。

     

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