c - 什么时候需要在指针上使用 malloc 分配动态内存？

Question

我无法完全理解 C 中的 malloc() 函数，更准确地说是在需要使用它时。

当我像这样声明一个指向全局结构的指针时，

struct Position* currentPositionPtr;

我是否需要使用 malloc 为其分配动态内存来初始化它？或者稍后在需要时简单地将结构的指针分配给它是一种好习惯，例如

currentPositionPtr = getPosition();

wheregetPosition()返回指向“struct Position”的指针。

score 8 · Accepted Answer

做什么getPosition()？

如果它返回一个指向的有效指针struct Position，那么您当然不需要为该结构分配内存两次。我希望你的函数看起来不像这样：

struct Position *getPosition()
{
    struct Position p = { x, y };
    return &p;
}

因为这会表现出未定义的行为（通过返回指向块范围自动对象的指针）。通常，您宁愿返回一个已经 malloc()过时的指针：

struct Position *getPosition()
{
    struct Position *p = malloc(sizeof(*p));
    p->x = 42;
    p->y = 1337;
    return p;
}

然后，再次，您不需要额外调用malloc().

但是，如果不是被调用函数负责分配，那么，好吧......调用者是：

void getPosition(struct Position *p)
{
    p->x = 42;
    p->y = 1337;
}

在后一种情况下，您需要这样称呼它：

struct Position *p = malloc(sizeof(*p));
getPosition(p);

如果你需要你的结构来生存函数返回，或者

struct Position p;
getPosition(&p);

如果你不这样做。

score 2 · Accepted Answer

malloc（或其他内存分配功能）在您需要系统为您提供内存时需要。

所以是的，当你这样做时

struct Position* currentPositionPtr;

您将需要致电malloc()：

currentPositionPtr = malloc(sizeof(struct Position));

或将指针分配给已分配内存块的地址：

struct Position globalPos;

void func(void) {
    struct Position pos;
    struct Position* currentPositionPtr = &pos; //ok
    struct Position* globalPosPtr = &globalPos; //also ok
    ...
}

因为您所做的只是声明指针，而不是为结构保留空间。

但是，如果您的指针是global，则将其分配给堆栈分配的内存可能很危险。考虑以下：

struct Position *globalPosPtr = NULL;

void foo(void) {
    struct Position pos;
    globalPosPtr = &pos;
    //can dereference globalPosPtr with no problems here
    ...
}

void bar(void) {
    foo();
    //globalPosPtr is invalid here
    ...
}

至于您关于拥有另一个返回指针的函数的问题：

getPosition()将需要使用malloc或其他一些内存分配函数本身。所以这样做非常好，如果您通常希望将结构中的值初始化为某些值，那么这样做是有意义的。但是，请记住，即使您malloc在其他函数内部调用，free当您完成使用它时也需要内存以防止内存泄漏。

要回答标题中的问题，每当您将某个东西声明为指针时，如果您想使用它，就需要给它一些指向的东西。如果你想让它指向一个新的东西，你需要用malloc()或相关的函数动态分配它。

score 1 · Accepted Answer

通常，malloc在以下情况下使用：

当您想要动态分配内存时：换句话说，当您不知道需要多少内存时。或者当您不知道何时不再需要它时。
当您要分配大量内存时：堆可以变得非常大，但堆栈受到更多限制。在堆栈上分配非常大的东西可能会导致堆栈溢出（嘿！这就是站点的名称！）。当然，这样的大小是特定于实现的，因此是相当主观的短语“非常大”。
当您希望分配的内存可以从外部访问时：如果程序的其他线程需要访问一块内存，则将其分配到一个线程的堆栈上将是一个坏主意，因为它可能会随着该线程的移动而被覆盖，然后其他人都会看到损坏的内存。
可能还有其他几个案例。

score 0 · Accepted Answer

有几件简单的事情要理解：

malloc() 只是从堆中返回内存，用户进程有责任通过调用 FREE 系统调用来释放这块内存。
当你在编码时知道，你需要处理固定数量的内存，比如一个结构，一个数组，那么你可以用局部变量和全局变量来满足进程的内存需求。

从您的查询来看，当您必须处理 malloc 并作为结果指针时，您似乎感到困惑。

您需要一个指针来保存 malloc 系统调用分配的内存地址。
指针不一定指向 malloc 分配的内存，它可以是任何有效的内存，例如：
```
 int a =2;
 int *ptr; 
 ptr = &a;
```

所以在这里，ptr 指向不是由 malloc 分配的内存位置。

相反，你可以做

   int *ptr;  
   ptr = (int*)malloc(sizeof(int));

在您的情况下，指向 struct 的指针 currentPositionPtr 可以指向全局/局部变量的地址，前提是内存地址在整个访问该指针的过程中保持有效。

我希望这可以简化事情。

score 0 · Accepted Answer

如果您使用的是已知大小的结构，则不必使用 malloc 分配内存，因为内存在不同的结构位置之间是不可更改的，但是，

如果在 struct Position 中，您有一个指向未知大小的指针，具体取决于某些用户输入，那么您可以使用 malloc 来分配所需内存块的大小。

如果你正在分配 struct Position 数组，那么

currentPositionPtr = malloc(sizeof(struct Position)*neededSize);

完成后，您将不得不删除内存

free (currentPositionPtr)

score 0 · Accepted Answer

似乎您已经知道 malloc 的工作原理，但我会尝试回答您的问题。

每当您 malloc 时，请确保在其上保留一个指针，以便您可以操纵它（或释放它）。malloc 的优点是它是动态的。您可以声明一个 malloc 结构的链表（例如），而不是声明一个数组，并使用指针来跟踪它们。通过这种方式，您永远不会遇到诸如离开阵列之类的问题。相反，您可以动态地请求更多空间，并在以后需要时释放它。

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