Как выделяется память в си
Динамическое выделение памяти в C++
С++ использует новые методы работы с динамической памятью при помощи операторов new и delete :
Оператор new используется в следующих формах:
Память может быть распределена для одного объекта или для массива любого типа, в том числе типа, определенного пользователем. Результатом выполнения операции new будет указатель на отведенную память, или исключение std::bad_alloc в случае ошибки.
Освобождение памяти связано с тем, как выделялась память – для одного элемента или для нескольких. В соответствии с этим существует и две формы применения delete :
Например, для приведенного выше случая, освободить память необходимо следующим образом:
Результат выполнения 
Пример неудачного выделения памяти (в случае очень большого требуемого объема):
Комментариев к записи: 30
Возводить в степень можно гораздо быстрее, чем за n умножений! Для этого нужно воспользоваться следующими рекуррентными соотношениями: an = (a2)n/2 при четном n, an = a × an−1 при нечетном n. Реализуйте алгоритм быстрого возведения в степень с помощью рекурсивной функции. Формат входных данных Вводятся действительное число a и целое неотрицательное число n. Формат выходных данных
Дано число N. Определите, сколькими способами можно расставить на доске N×N N ферзей, не бьющих друг друга.
#include
#include
char *resize( const char *str, unsigned size, unsigned new_size);
char *getline();
using namespace std;
#include
#include
#define ESC 27
#define EOS ‘\n’
using namespace std;
typedef struct <
float **matrix;
unsigned int volume;
char name;
>matrix;
Динамическое выделение памяти в языке C++
Как вы уже знаете, при объявлении переменной необходимо указать тип данных, а для массива дополнительно задать точное количество элементов. На основе этой информации при запуске программы автоматически выделяется необходимый объем памяти. После завершения программы память автоматически освобождается. Иными словами, объем памяти необходимо знать до выполнения программы. Во время выполнения программы создать новую переменную или увеличить размер существующего массива нельзя.
Выделение памяти под один объект
Для выделения памяти под один объект предназначен следующий синтаксис:
Оператор new выделяет объем памяти, необходимый для хранения значения указанного типа, записывает в эту память начальное значение (если оно задано) и возвращает адрес. Работать в дальнейшем с этим участком памяти можно с помощью указателя. Пример выделения памяти:
После использования оператора delete указатель по-прежнему будет содержать прежний адрес. Поэтому после использования оператора delete указатель принято обнулять. Пример выделения памяти под один объект приведен в листинге 3.14.
Листинг 3.14. Динамическое выделение памяти под один объект
Выделение памяти под массив
Выделение памяти под массив производится следующим образом:
Освободить выделенную память можно так:
Обратите внимание на то, что при освобождении памяти количество элементов не указывается. Пример выделения памяти под массив приведен в листинге 3.15.
Листинг 3.15. Динамическое выделение памяти под массив
Выделение памяти без возбуждения исключения
Листинг 3.16. Динамическое выделение памяти без возбуждения исключения
Динамическое выделение памяти в языке C
Функции malloc() и free()
Пример выделения памяти для одного объекта приведен в листинге 3.17.
Листинг 3.17. Динамическое выделение памяти для одного объекта
Пример выделения памяти под массив приведен в листинге 3.18.
Листинг 3.18. Динамическое выделение памяти под массив
Функция calloc()
мы можем записать так:
В качестве примера использования функции calloc() создадим двумерный массив (листинг 3.19). Для этого нам нужно создать массив указателей и в каждом элементе массива сохранить адрес строки. Память для каждой строки нужно выделить дополнительно.
Листинг 3.19. Динамическое выделение памяти под двумерный массив
Обратите внимание: при возвращении памяти вначале освобождается память, выделенная ранее под строки, а лишь затем освобождается память, выделенная ранее под массив указателей.
Так как мы сохраняем в массиве указателей лишь адрес строки, а не саму строку, количество элементов в строке может быть произвольным. Это обстоятельство позволяет создавать так называемые «зубчатые» двумерные массивы.
Строки в памяти могут быть расположены в разных местах, что не позволяет эффективно получать доступ к элементам двумерного массива. Чтобы доступ к элементам сделать максимально быстрым, можно представить двумерный массив в виде одномерного массива (листинг 3.20).
Листинг 3.20. Представление двумерного массива в виде одномерного
Так как в этом случае все элементы двумерного массива расположены в смежных ячейках, мы можем получить доступ к элементам с помощью указателя и адресной арифметики. Например, пронумеруем все элементы:
Функция realloc()
Функция realloc() выполняет перераспределение памяти. Прототип функции:
Пример использования функции realloc() приведен в листинге 3.21.
Листинг 3.21. Функция realloc()
Учебник C++ (Qt Creator и MinGW) в формате PDF
Помощь сайту
ПАО Сбербанк:
Счет: 40817810855006152256
Реквизиты банка:
Наименование: СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ БАНК ПАО СБЕРБАНК
Корреспондентский счет: 30101810500000000653
БИК: 044030653
КПП: 784243001
ОКПО: 09171401
ОКОНХ: 96130
Скриншот реквизитов
Динамическое распределение памяти C: как работает динамическая память
В язык е программирования С можно реализовать три основных способа выделения памяти:
Динамическое выделение памяти в С
Об автоматическом и статическом распределении памяти мы обязательно поговорим в наших следующих статьях, а пока давайте разберемся, что такое динамическое выделение памяти в Си и как оно функционирует.
Статическое и автоматическое выделение памяти имеет 2 общих свойства:
В основной массе компонентов программы этих свойств достаточно, чтобы управлять памятью. Однако проблемы начинаются, когда в программе нужно реализовать пользовательский ввод каких-либо сведений. В этом случае никогда точно не известно, какое количество памяти может понадобиться, пока пользователь не введет какое-либо значение.
Динамическое выделение памяти в С как раз решает подобные проблемы с памятью. Потому что динамическое выделение памяти в Си дает возможность работающим программам давать представление на необходимое количество памяти непосредственно в операционную систему. Такая память не ограничивается количеством стековой памяти, которая сама по себе очень часто сильно ограничена несколькими мегабайтами. Динамическая память «черпается» из памяти, которой управляет операционная, а там уже счет идет на гигабайты.
Как работает динамическое выделение памяти
Когда происходит динамическое выделение памяти, мы фактически «просим» операционную систему воспользоваться свободной областью памяти для нужд нашего программного продукта. Когда «операционка» соглашается с нашей «просьбой», то в ответ выдает адрес выделенной памяти для нужд нашего программного обеспечения. С этого момента наша программа сможет пользоваться выделенной памятью по своему усмотрению. Когда программа завершает свою работу, она «передает» эту память обратно под управление операционной системе.
Как реализовать динамическое выделение памяти в С
Динамическое выделение памяти в С может быть реализовано следующими функциями:
1. malloc(). Общая формула реализации:
#include /* или #include */
void *malloc(size_t size);
2. calloc(). Общая формула реализации:
#include /* или #include */
void *calloc(size_t count, size_t elem_size);
3. realloc(). Общая формула реализации:
#include /* или #include */
void *realloc(void *memory, size_t newSize);
4. free(). Общая формула реализации:
#include /* или #include */
void free(void *memory).
Также динамическое выделение памяти в С можно реализовать при помощи оператора «new»:
int *p = new int; // Здесь не задается начальное значение памяти
int *p = new int(10); // Здесь задается начальное значение памяти
Заключение
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
Динамическое выделение памяти
malloc
В предыдущей главе уже обсуждалось, что локальные переменные кладутся на стек и существую до тех пор, пока мы не вышли из функции. С одной стороны, это позволяет автоматически очищать память, с другой стороны, существует необходимость в переменных, время жизни которых мы можем контролировать самостоятельно. Кроме того, нам необходимо динамическое выделение памяти, когда размер используемого пространства заранее не известен. Для этого используется выделение памяти на куче. Недостатков у такого подхода два: во-первых, память необходимо вручную очищать, во-вторых, выдеение памяти – достаточно дорогостоящая операция.
Для выделения памяти на куче в си используется функция malloc (memory allocation) из библиотеки stdlib.h
Функция выделяет size байтов памяти и возвращает указатель на неё. Если память выделить не удалось, то функция возвращает NULL. Так как malloc возвращает указатель типа void, то его необходимо явно приводить к нужному нам типу. Например, создадим указатель, после этого выделим память размером в 100 байт.
После того, как мы поработали с памятью, необходимо освободить память функцией free.
Используя указатель, можно работать с выделенной памятью как с массивом. Пример: пользователь вводит число – размер массива, создаём массив этого размера и заполняем его квадратами чисел по порядку. После этого выводим и удаляем массив.
Здесь (int *) – приведение типов. Пишем такой же тип, как и у указателя.
size * sizeof(int) – сколько байт выделить. sizeof(int) – размер одного элемента массива.
После этого работаем с указателем точно также, как и с массивом. В конце не забываем удалять выделенную память.
Теперь представим на рисунке, что у нас происходило. Пусть мы ввели число 5.
Функция malloc выделила память на куче по определённому адресу, после чего вернула его. Теперь указатель p хранит этот адрес и может им пользоваться для работы. В принципе, он может пользоваться и любым другим адресом.
Когда функция malloc «выделяет память», то она резервирует место на куче и возвращает адрес этого участка. У нас будет гарантия, что компьютер не отдаст нашу память кому-то ещё. Когда мы вызываем функцию free, то мы освобождаем память, то есть говорим компьютеру, что эта память может быть использована кем-то другим. Он может использовать нашу память, а может и нет, но теперь у нас уже нет гарантии, что эта память наша. При этом сама переменная не зануляется, она продолжает хранить адрес, которым ранее пользовалась.
Это очень похоже на съём номера в отеле. Мы получаем дубликат ключа от номера, живём в нём, а потом сдаём комнату обратно. Но дубликат ключа у нас остаётся. Всегда можно зайти в этот номер, но в нём уже кто-то может жить. Так что наша обязанность – удалить дубликат.
Иногда думают, что происходит «создание» или «удаление» памяти. На самом деле происходит только перераспределение ресурсов.
Освобождение памяти с помощью free
Т еперь рассмотри, как происходит освобождение памяти. Переменная указатель хранит адрес области памяти, начиная с которого она может им пользоваться. Однако, она не хранит размера этой области. Откуда тогда функция free знает, сколько памяти необходимо освободить?
Работа с двумерными и многомерными массивами
Создадим «треугольный» массив и заполним его значениями
Чтобы создать трёхмерный массив, по аналогии, необходимо сначала определить указатель на указатель на указатель, после чего выделить память под массив указателей на указатель, после чего проинициализировать каждый из массивов и т.д.
calloc
Ф ункция calloc выделяет n объектов размером m и заполняет их нулями. Обычно она используется для выделения памяти под массивы. Синтаксис
realloc
Е щё одна важная функция – realloc (re-allocation). Она позволяет изменить размер ранее выделенной памяти и получает в качестве аргументов старый указатель и новый размер памяти в байтах:
Функция realloc может как использовать ранее выделенный участок памяти, так и новый. При этом не важно, меньше или больше новый размер – менеджер памяти сам решает, где выделять память.
Пример – пользователь вводит слова. Для начала выделяем под слова массив размером 10. Если пользователь ввёл больше слов, то изменяем его размер, чтобы хватило места. Когда пользователь вводит слово end, прекращаем ввод и выводим на печать все слова.
Хочу обратить внимание, что мы при выделении памяти пишем sizeof(char*), потому что размер указателя на char не равен одному байту, как размер переменной типа char.
Ошибки при выделении памяти
1. Бывает ситуация, при которой память не может быть выделена. В этом случае функция malloc (и calloc) возвращает NULL. Поэтому, перед выделением памяти необходимо обнулить указатель, а после выделения проверить, не равен ли он NULL. Так же ведёт себя и realloc. Когда мы используем функцию free проверять на NULL нет необходимости, так как согласно документации free(NULL) не производит никаких действий. Применительно к последнему примеру:
Хотелось бы добавить, что ошибки выделения памяти могут случиться, и просто выходить из приложения и выкидывать ошибку плохо. Решение зависит от ситуации. Например, если не хватает памяти, то можно подождать некоторое время и после этого опять попытаться выделить память, или использовать для временного хранения файл и переместить туда часть объектов. Или выполнить очистку, сократив используемую память и удалив ненужные объекты.
Таким образом, если указатель хранит адрес, то его не нужно изменять. Для работы лучше создать дополнительную переменную указатель, с которой работать дальше.
3. Использование освобождённой области. Почему это работает в си, описано выше. Эта ошибка выливается в другую – так называемые висячие указатели (dangling pointers или wild pointers). Вы удаляете объект, но при этом забываете изменить значение указателя на NULL. В итоге, он хранит адрес области памяти, которой уже нельзя воспользоваться, при этом проверить, валидная эта область или нет, у нас нет возможности.
Эта программа отработает и выведет мусор, или не мусор, или не выведет. Поведение не определено.
Если же мы напишем
то программа выкинет исключение. Это определённо лучше, чем неопределённое поведение. Если вы освобождаете память и используете указатель в дальнейшем, то обязательно обнулите его.
4. Освобождение освобождённой памяти. Пример
5. Одновременная работа с двумя указателями на одну область памяти. Пусть, например, у нас два указателя p1 и p2. Если под первый указатель была выделена память, то второй указатель может запросто скомпрометировать эту область:
Рассмотрим код ещё раз.
Теперь оба указателя хранят один адрес.
А вот здесь происходит непредвиденное. Мы решили выделить под p2 новый участок памяти. realloc гарантирует сохранение контента, но вот сам указатель p1 может перестать быть валидным. Есть разные ситуации. Во-первых, вызов malloc мог выделить много памяти, часть которой не используется. После вызова ничего не поменяется и p1 продолжит оставаться валидным. Если же потребовалось перемещение объекта, то p1 может указывать на невалидный адрес (именно это с большой вероятностью и произойдёт в нашем случае). Тогда p1 выведет мусор (или же произойдёт ошибка, если p1 полезет в недоступную память), в то время как p2 выведет старое содержимое p1. В этом случае поведение не определено.
Два указателя на одну область памяти это вообще-то не ошибка. Бывают ситуации, когда без них не обойтись. Но это очередное минное поле для программиста.
Различные аргументы realloc и malloc.
При вызове функции malloc, realloc и calloc с нулевым размером поведение не определено. Это значит, что может быть возвращён как NULL, так и реальный адрес. Им можно пользоваться, но к нему нельзя применять операцию разадресации.
Вызов realloc(NULL, size_t) эквиваленте вызову malloc(size_t).
Однако, вызов realloc(NULL, 0) не эквивалентен вызову malloc(0) 🙂 Понимайте это, как хотите.
Примеры
Пусть есть ряд
1, 4, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 11, 15
Тогда если период среднего будет 3, то мы получим ряд
(1+4+4)/3, (4+4+6)/3, (4+6+7)/3, (6+7+8)/3, (7+8+9)/3, (8+9+11)/3, (9+11+12)/3, (11+12+11)/3, (12+11+15)/3
Видно, что сумма находится в «окне», которое скользит по ряду. Вместо того, чтобы каждый раз в цикле находить сумму, можно найти её для первого периода, а затем вычитать из суммы крайнее левое значение предыдущего периода и прибавлять крайнее правое значение следующего.
Будем запрашивать у пользователя числа и период, а затем создадим новый массив и заполним его средними значениями.
Это простой пример. Большая его часть связана со считыванием данных, вычисление среднего всего в девяти строчках.
3. Бином Ньютона. Создадим треугольную матрицу и заполним биномиальными коэффициентами
Если Вы желаете изучать этот материал с преподавателем, советую обратиться к репетитору по информатике
Динамическое выделение памяти в Си
Очень часто возникают задачи обработки массивов данных, размерность которых заранее неизвестна. В этом случае возможно использование одного из двух подходов:
Для использования функций динамического выделения памяти необходимо описать указатель, представляющий собой начальный адрес хранения элементов массива.
Начальный адрес статического массива определяется компилятором в момент его объявления и не может быть изменен.
Для динамического массива начальный адрес присваивается объявленному указателю на массив в процессе выполнения программы.
Стандартные функции динамического выделения памяти
Функции динамического выделения памяти находят в оперативной памяти непрерывный участок требуемой длины и возвращают начальный адрес этого участка.
Функции динамического распределения памяти:
Для использования функций динамического распределения памяти необходимо подключение библиотеки :
Для определения размера массива в байтах, используемого в качестве аргумента функции malloc() требуется количество элементов умножить на размер одного элемента. Поскольку элементами массива могут быть как данные простых типов, так и составных типов (например, структуры), для точного определения размера элемента в общем случае рекомендуется использование функции
«Правилом хорошего тона» в программировании является освобождение динамически выделенной памяти в случае отсутствия ее дальнейшего использования. Однако если динамически выделенная память не освобождается явным образом, она будет освобождена по завершении выполнения программы.
Динамическое выделение памяти для одномерных массивов
Форма обращения к элементам массива с помощью указателей имеет следующий вид:
Пример на Си : Организация динамического одномерного массива и ввод его элементов.
Результат выполнения программы: 
Динамическое выделение памяти для двумерных массивов
Пусть требуется разместить в динамической памяти матрицу, содержащую n строк и m столбцов. Двумерная матрица будет располагаться в оперативной памяти в форме ленты, состоящей из элементов строк. При этом индекс любого элемента двумерной матрицы можно получить по формуле
index = i*m+j;
Рассмотрим матрицу 3×4 (см. рис.) 
Индекс выделенного элемента определится как
index = 1*4+2=6
Объем памяти, требуемый для размещения двумерного массива, определится как
n·m·(размер элемента)
Однако поскольку при таком объявлении компилятору явно не указывается количество элементов в строке и столбце двумерного массива, традиционное обращение к элементу путем указания индекса строки и индекса столбца является некорректным:
Правильное обращение к элементу с использованием указателя будет выглядеть как
Пример на Си Ввод и вывод значений динамического двумерного массива
Результат выполнения 
Графически такой способ выделения памяти можно представить следующим образом. 
При таком способе выделения памяти компилятору явно указано количество строк и количество столбцов в массиве.
Пример на Си
Результат выполнения программы аналогичен предыдущему случаю.
С помощью динамического выделения памяти под указатели строк можно размещать свободные массивы. Свободным называется двухмерный массив (матрица), размер строк которого может быть различным. Преимущество использования свободного массива заключается в том, что не требуется отводить память компьютера с запасом для размещения строки максимально возможной длины. Фактически свободный массив представляет собой одномерный массив указателей на одномерные массивы данных.
Пример на Си : Свободный массив
Результат выполнения 
Перераспределение памяти
Если размер выделяемой памяти нельзя задать заранее, например при вводе последовательности значений до определенной команды, то для увеличения размера массива при вводе следующего значения необходимо выполнить следующие действия:
Все перечисленные выше действия (кроме последнего) выполняет функция
Размер блока памяти, на который ссылается параметр ptr изменяется на size байтов. Блок памяти может уменьшаться или увеличиваться в размере. Содержимое блока памяти сохраняется даже если новый блок имеет меньший размер, чем старый. Но отбрасываются те данные, которые выходят за рамки нового блока. Если новый блок памяти больше старого, то содержимое вновь выделенной памяти будет неопределенным.
Пример на Си Выделить память для ввода массива целых чисел. После ввода каждого значения задавать вопрос о вводе следующего значения.
Результат выполнения 
Комментариев к записи: 92
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define S 5
using namespace std;
void two_dim_input( int ** a)
<
srand(time(0));
for ( int i = 0; i for ( int u = 0; u int *)a + i * S + u) = rand() % 99;
>
>
int ** mas = ( int **)calloc(S, sizeof (*mas));
for ( int i = 0; i int *)calloc(S, sizeof (mas));
two_dim_input(mas);
two_dim_output(mas);
two_dim_sum(mas);
printf( «\n\n» );
two_dim_output(mas);
for ( int i = 0; i // цикл по строкам
free(mas[i]); // освобождение памяти под строку
free(mas);
>
cout «_asm code started working» endl;
_asm <
pushf // помещаем регистр флагов в стек
pop var // извлекаем операнд из стека (шта?)
>
cout «_asm code finished working» endl;
// Вывод var
cout var endl;
short *var;
var = new short[1];
cout «_asm code started working» endl;
_asm <
pushf // помещаем регистр флагов в стек
pop *var[0] // извлекаем операнд из стека (шта?)
>
cout «_asm code finished working» endl;
// Вывод var
cout *var[0] endl;
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include «stdlib.h»
#include «stdio.h»
#include «conio.h»
#include «math.h»
#include
#include «locale.h»
#include «string.h»
#include «windows.h»
#include «time.h»
a = ( int **)realloc(a, (2*n*m) * sizeof ( int ));
for (i = n; i // цикл по строкам
<
for (j = 0; j // цикл по столбцам
<
a[i][j] = b[counter][j];
counter++;
>
printf( «\n» );
>
// Очистка памяти
for (i = 0; i // цикл по строкам
free(a[i]); // освобождение памяти под строку
free(a);
for (i = 0; i // цикл по строкам
free(b[i]); // освобождение памяти под строку
free(b);