C语言 动态内存分配的详解及实例

C语言中的动态内存分配是程序运行时根据需要分配内存的一种机制，这与静态内存分配（如在声明变量或数组时分配）有所不同。动态内存分配允许程序员在程序运行过程中灵活地控制内存的使用，解决了编译期间无法确定数组大小的问题。 1. 动态内存分配的意义： - 内存管理灵活性：程序可以根据实际需求动态地创建和销毁数据结构，比如在处理不确定数量的数据时。 - 节省内存：避免为可能未使用的内存预分配空间，提高资源利用率。 - 避免数组长度限制：在编译时无法确定数组长度的情况下，动态分配内存可以使数组长度在运行时确定。 2. `malloc` 和 `free` 函数： - `malloc` 函数：用于在堆上动态分配内存，接收一个参数 `size_t size`，表示要分配的字节数。返回一个指向分配内存起始位置的 `void*` 指针，如果分配失败，返回 `NULL`。 - `free` 函数：用于释放由 `malloc` 分配的内存，接收一个 `void*` 类型的指针，指向要释放的内存区域。调用 `free(NULL)` 不会出错，通常被视为无操作。 - `_msize` 函数：在某些平台上，如Windows，可以用来获取由 `malloc` 分配的内存块的实际大小。 3. 使用动态内存分配注意事项： - `malloc` 可能会分配比请求更多的内存，但不能依赖这一行为，因为它在不同平台上可能有所不同。 - 当内存需求无法满足时，`malloc` 返回 `NULL`，这时需要检查返回值，以防止未初始化的指针引用。 - `malloc(0)` 的行为不固定，有些实现会返回一个有效但大小为1的内存地址，但不应依赖这种行为。 - 忘记释放内存可能导致内存泄漏，长时间运行的程序中，内存泄漏会导致系统资源耗尽。 4. 内存泄漏检测： - 为了检测和避免内存泄漏，可以自定义内存分配函数，如示例中的 `mallocEx` 和 `freeEx`，它们会记录内存分配的信息（包括分配的大小、文件名和行号）。 - 示例中的 `MItem` 结构体用于存储内存分配信息，全局数组 `g_record` 用于保存这些信息。 - `mallocEx` 在分配内存后会填充 `g_record`，而 `freeEx` 会在释放内存的同时更新记录，以追踪哪些内存已被释放。 通过这样的内存管理辅助工具，程序员可以更容易地识别和修复内存泄漏问题，确保程序的健壮性和资源效率。在编写涉及大量动态内存分配的C语言程序时，理解并正确使用这些内存管理函数至关重要，因为不当的内存管理可能会导致程序崩溃或性能下降。