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内存分配的四个例子

2024-11-26 06:56:02   203人阅读

内存分配的四个例子

原文在是：有关内存的思考题 在这篇基础上扩展了些知识，以做记录。


第一个例子：

char *GetMemory(char * p) {
    p = (char *)malloc(100);
    return p;
}

void Test(void) {
    char *str = NULL; 
    GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
}
请问运行Test函数会有什么样的结果？
答：程序崩溃。
这是函数形参的问题，函数GetMemory的输入参数char * p是一个形式参数。
形式参数在函数定义时并不占用内存中的存储单元；
形式参数在函数调用时被分配内存单元（在栈上），并且其初始值与被赋的实参相同，调用以后形参与实参之间没有任何联系，它们是物理地址不同的两个变量。因此在函数内部对于形参所做的改变，是不能在实参上得到体现的；
形式参数在函数结束时被释放，它的值将被丢弃。

Test函数中的 str一直都是 NULL。strcpy(str, "hello world");将使程序崩溃。
函数改成：
void Test(void) {
    char *str = NULL; 
    str = GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
}
就对了，但是malloc的内存没有释放，有内存泄露问题。


第二个例子：
char *GetMemory(void) {
    char p[] = "hello world";
    return p;
}

void Test(void) {
    char *str = NULL;
    str = GetMemory();    
    printf(str);
}
请问运行Test函数会有什么样的结果？
答：可能是乱码。
这是个内存分配问题，char p[] = "hello world";这句话可以理解为:a.在栈上分配长度为12的内存，p指向这个内存地址；b.把"hello world"拷贝到p指向的栈内存里面，再加上一个结束字符‘\0‘（这也是为什么11个字符，长度为12的原因）。p和p指向的地址都在栈上面。当函数退出的时候，释放使用的栈空间给其他的函数使用，因此该地址上的值有可能被其他函数重写，这样打印出来的可能是乱码。由于栈释放只是把栈顶指针移位，并没有把释放的数据段初始化，因此释放后的数据还有保留，如果又没有其他函数重写这部分栈空间，那么打印出来的数据也有可能是对的。

函数改为：
char *GetMemory(void) {
    char *p = "hello world";
    return p;
}
其他不变，这个Test函数运行的结果恒定为"hello world"。
这是因为：char *p = "hello world"; p是在栈上分配的，"hello world"定义在文字常量区。一个栈上的变量p指向文字常量区的一个字符串。函数返回后str指向的也是这个文字常量区，因此打印的结果也是对的，而且文字常量区是由编译器自动创建释放，不存在内存泄露问题。
类似引申一个问题
    char *p0 = "hello world";
    char p1[] = "hello world";
    *p0='W';   // 可以修改，因为p0指向的空间在栈上 
    *p1='W';   // 系统错误，因为试图修改文字常量区内容。
这就是这个问题的本质区别。


第三个例子：

void GetMemory(char **p, int num) {
    *p = (char *)malloc(num);
}

void Test(void) {
    char *str = NULL;
    GetMemory(&str, 100);
    strcpy(str, "hello world");   
    printf(str);    
}
请问运行Test函数会有什么样的结果？
答：
（1）能够输出hello world
（2）存在内存泄漏
GetMemory输入实参是char *str的地址（指针的地址），在函数里面改变了这个地址指向的空间，因此返回后可以带出修改后的数据值。但是str空间没有被释放，所以有内存泄露。如果不是字符串，这个问题似乎更容易理解。
int get_x(int x, int *y) {
   x++;
   *y = x+1;
   return x;
}

void Test(void) {
   int x = 100;
   int y = 200;
   int z = get_x(x, &y);
   printf("x=%d y=%d z=%d\n", z, y,z);
}
输出结果为：x=100 y=102 z=101。

第四个例子：
void Test(void) {
    char *str = (char *) malloc(100);
    strcpy(str, “hello”);
    free(str);      
    if(str != NULL) {
      strcpy(str, “world”);
      printf(str);
    }
}
请问运行Test函数会有什么样的结果？
答：篡改动态内存区的内容，后果难以预料。
因为调用free(str)之后，str成为悬垂指针，它还指向原来的堆地址空间(因此str!=NULL 返回为1)，但是那个空间已经被系统回收，它已经不是一个系统可知长度的独立的被标识为已用的内存空间段。如果这时候还强行向其中写数据，也不一定会出错。因为该地址真实存在，但是这是不安全的，1.可能写到下一个数据空间，写花别人；2.可能系统把包含这个数据段的空间重新分配给其他指针，然后那个指针赋值后，就写花了自己。这两种情况都是不可预知的，因此要尽量避免这种情况出现。避免的方式很简单 free(str); str=NULL;这两句话不要分开。

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