动态内存分配相关笔试题 - HelloWorld开发者社区

内存泄漏：

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

上述代码中，主函数调用test()函数，创建一个空指针变量str，然后传值给函数GetMemory()函数，指针变量p接收，p也是空指针，malloc开辟100个字节的空间并将开辟空间的地址赋给p，然后离开GetMemory函数，局部变量p被销毁，内存中开辟的空间的地址并没有传给str也没有被释放，发生内存泄漏。代码第11行将“hello world”拷贝到str所指向的内存空间中，NULL不是有效地址，并没有指向有效空间，强行拷贝发生对NULL的解引用，遍历NULL试图拷贝，遍历过程中会访问非法内存，程序在这里崩溃。

上述代码修改：

#include <string.h>
#include <stdlib.h>
void GetMemory(char** p)
{
    *p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void) 
{
    char* str = NULL;
    GetMemory(&str);
    if (str == NULL)
    {
        return 0;
    }
    strcpy(str, "hello world"); 
    printf(str);
    free(str);
    str = NULL;
}
int main()
{
    Test();
    return 0;
}

另一种改正方法是将GetMenory中的p返回到Test函数中，使用str接收返回值，即接收动态内存开辟的地址。

返回栈空间地址（错误）：

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

::: tip 代码分析：主函数调用Test函数，新建空指针str，调用GetMemory，创建p的数组，并将p的地址返回给Test函数中的str。数组p是局部范围内的数组，只能在函数GetMemory内部使用，离开该函数后数组p生命周期结束，str不能通过存储的地址找到p指向的字符串。 ::: ::: warning 局部变量创建在栈区，离开创建的范围就会销毁，返回栈空间的地址是有问题的，此时该地址指向的不再是创建的局部变量，有可能是其他数据，会造成非法访问数据的问题。 :::

返回静态区的地址（正确）：

int* Test()
{
    int a = 0;  //栈区
    return &a;
}
int main()
{
    int* p = Test();
    *p = 20;
    return 0;
}

如果使用static修饰局部变量数组时，static修饰的变量数组放在静态区，生命周期变长，离开函数后并不销毁，*p = 20就可以正确赋值。

返回堆区的地址（正确）：

int* Test()
{
    int p = malloc(100);
    return &p;
}
int main()
{
    int* ptr = Test();
    return 0;
}

上述代码中，malloc开辟的内存空间是在堆区的，离开Test函数后，变量p被销毁，但malloc开辟的内存空间并不会销毁，p将该空间的地址返回给ptr，通过ptr可以访问到该空间。堆区创建的空间只有free命令才可以回收。

非法访问内存

int Hi()
{
    int* p;
    *p = 20;
    return 0;
}

上述代码中指针p没有初始化，p指向的空间是随机值，对随机值赋值容易出现非法访问内存的问题。p没有指向有效的内存空间，称为野指针。

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

上述代码中，malloc开辟的空间地址传给 * p， * p就是void str，即新开辟的内存空间地址放在str中，是可以执行strcpy的操作的。但是在开辟空间使用完毕后，没有释放该空间，会导致内存泄漏。

释放后的空间被使用：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
void Test(void)
{
    char* str = (char*)malloc(100);
    strcpy(str, "hello");
    free(str);
    //改进
    //str = NULL;
    if (str != NULL) 
    {
        strcpy(str, "world");
        printf(str);
    }
}
int main()
{
    Test();
    return 0;
}

上述代码中if判断语句不起作用，原因是free(str)后，str变为野指针。 ::: tip Test函数创建变量str存储malloc开辟的100字节内存空间，将“hello\0”拷贝到str指向的空间，即在malloc开辟的内存空间中，free(str)的效果是将malloc开辟的内存空间释放掉，虽然str中仍存有该空间地址，但是无法访问该地址。free命令不会将str置为空指针，if判断为真，再将“world”拷贝到str中去，执行的结果是该内存空间中的“hello”被“world”覆盖。 但是，str指向的空间已经被free命令释放，该空间已不再属于str，再对该内存空间进行拷贝和打印操作，就涉及非法访问内存。 :::

总结： C/C++程序的内存开辟方式 ::: tip 栈区(stack)：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。 堆区 ( heap )：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。分配方式类似于链表。 数据段（静态区）(static)：存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。 代码段︰存放函数体（类成员函数和全局函数）·的二进制代码。 :::

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