C會自動爲我分配內存嗎？

Question

我只寫了幾個星期的C，並沒有花時間擔心自己對malloc()太多了。然而，最近我的一個程序返回了一串快樂的面孔，而不是我期望的真實/錯誤值。

如果我創建這樣一個結構：

typedef struct Cell { 
    struct Cell* subcells; 
} 

再後來初始化像這樣

Cell makeCell(int dim) { 
    Cell newCell; 

    for(int i = 0; i < dim; i++) { 
    newCell.subcells[i] = makeCell(dim -1); 
    } 

    return newCell; //ha ha ha, this is here in my program don't worry! 
} 

難道我要結束了訪問存儲在存儲器中幸福的笑臉的地方，或者是寫在先前存在的單元格上，還是什麼？我的問題是，當我沒有實際使用malloc（）編譯適當的內存量時，C如何分配內存？什麼是默認值？

Answer 1

指針沒有默認值。你的指針將指向它當前存儲的任何內容。由於您尚未初始化，因此行

newCell.subcells[i] = ... 

有效地訪問內存的某些不確定部分。請記住，子單元[i]是相當於

*(newCell.subcells + i) 

如果左側包含一些垃圾，你最終會加入到i垃圾值，並在該位置不確定訪問內存。正如你說正確的，你必須初始化指針指向一些有效的內存區域：

newCell.subcells = malloc(bytecount) 

該線後，您可以訪問，很多字節。關於其他內存來源，有不同類型的存儲都有其用途。你得到的是什麼類型取決於你擁有什麼樣的對象，以及你告訴編譯器使用哪個存儲類。

• malloc返回指向沒有類型的對象的指針。您可以將指針指向該內存區域，並且該對象的類型將有效成爲指向對象類型的類型。內存沒有初始化爲任何值，訪問速度通常較慢。如此獲得的物體被稱爲allocated objects。
• 您可以在全局放置對象。他們的記憶將被初始化爲零。對於點，你會得到NULL指針，對於浮點數你也會得到一個合適的零。你可以依靠一個合適的初始值。
• 如果您有局部變量但使用static存儲類說明符，那麼您將具有與全局對象相同的初始值規則。內存通常以與全局對象相同的方式分配，但這絕不是必需的。
• 如果您有沒有任何存儲類說明符或auto的局部變量，那麼您的變量將被分配到堆棧上（即使C沒有這樣定義，這是編譯器實際上做的事情）。你可以使用它的地址，在這種情況下編譯器將不得不忽略優化，比如把它放到寄存器當然。
• 與存儲類說明符register一起使用的局部變量被標記爲具有特殊存儲。因此，你不能再使用它的地址了。在最近的編譯器中，由於其複雜的優化器，通常不需要使用register。如果你真的很專業，那麼如果使用它，你可能會得到一些性能。

對象具有關聯的存儲持續時間，可用於顯示不同的初始化規則（正式地，它們只定義至少對象存在多久）。使用auto和register聲明的對象具有自動存儲持續時間，並且已初始化爲而不是。如果你想讓它們包含某些值，你必須明確地初始化它們。如果你不這樣做，它們將包含編譯器在開始生命週期之前留在堆棧上的任何東西。由malloc（或該家族的另一個功能，如calloc）分配的對象已分配了存儲時間。他們的存儲是而不是初始化。當使用calloc時，例外情況是內存被初始化爲零（「真實」零，即所有字節爲0x00，不考慮任何空指針表示）。用static和全局變量聲明的對象具有靜態存儲持續時間。他們的存儲是已初始化爲適合其各自類型的零。請注意，對象不得有類型，但獲取無類型對象的唯一方法是使用分配的存儲。 （C中的對象是「存儲區域」）。

那麼，什麼是什麼？這是固定的代碼。因爲一旦你分配了一塊內存，你就無法再回頭分配多少物品了，最好是總是把這個數存儲在某個地方。我已經將變量dim引入了獲取計數值的結構。

Cell makeCell(int dim) { 
    /* automatic storage duration => need to init manually */ 
    Cell newCell; 

    /* note that in case dim is zero, we can either get NULL or a 
    * unique non-null value back from malloc. This depends on the 
    * implementation. */ 
    newCell.subcells = malloc(dim * sizeof(*newCell.subcells)); 
    newCell.dim = dim; 

    /* the following can be used as a check for an out-of-memory 
    * situation: 
    * if(newCell.subcells == NULL && dim > 0) ... */ 
    for(int i = 0; i < dim; i++) { 
    newCell.subcells[i] = makeCell(dim - 1); 
    } 

    return newCell; 
} 

現在，事情是這樣的昏暗= 2：

Cell { 
    subcells => { 
    Cell { 
     subcells => { 
     Cell { subcells => {}, dim = 0 } 
     }, 
     dim = 1 
    }, 
    Cell { 
     subcells => { 
     Cell { subcells => {}, dim = 0 } 
     }, 
     dim = 1 
    } 
    }, 
    dim = 2 
} 

注意，在C，不需要函數的返回值是一個對象。根本不需要存儲。因此，你不能改變它。例如，以下是不可能的：

makeCells(0).dim++ 

您將需要一個「自由功能」，再次釋放分配的內存。因爲分配的對象的存儲不會自動釋放。您必須撥打free以釋放樹中每個subcells指針的內存。這是留給你寫的練習:)

Answer 2

改爲在堆上分配了任何未在堆上分配的內容（通過malloc和類似的調用）。因此，在函數結束時，在特定函數中創建的任何內容都不會被破壞。包括返回的對象;當函數調用後展開堆棧時，返回的對象被複制到由調用者函數爲堆棧留出的空間中。

警告：如果你想返回具有指向其他對象的一個​​對象，確保對象指向是在堆上創建的，更好的是，在堆上創建對象，也除非它不打算在其創建的功能中存在。

Answer 3

簡短回答：它沒有分配給你。

稍長的答案：的subcells指針未初始化的並且可能指向任何地方。這是一個錯誤，你應該永遠不要讓它發生。

更長的答案仍然是：自動變量在堆棧上分配，全局變量由編譯器分配，並經常佔用特殊段或可能在堆中。全局變量默認初始化爲零。自動變量沒有默認值（它們只是獲取內存中的值），程序員負責確保它們具有良好的起始值（儘管許多編譯器會在您忘記時嘗試提示您）。

您的函數中的newCell變量是自動的，並未初始化。你應該解決這個問題。或者給newCell.subcells一個有意義的值，或者指向NULL，直到你爲它分配一些空間。這樣，如果您在爲其分配內存之前嘗試對其進行解引用，則會引發分段違例。

更糟糕的是，您將按值返回Cell，但在嘗試填充subcells陣列時將其分配給Cell *。返回指向堆分配對象的指針，或者將該值分配給本地分配的對象。

這樣做的一個常用成語本來的形式類似

Cell* makeCell(dim){ 
    Cell *newCell = malloc(sizeof(Cell)); 
    // error checking here 
    newCell->subcells = malloc(sizeof(Cell*)*dim); // what if dim=0? 
    // more error checking 
    for (int i=0; i<dim; ++i){ 
    newCell->subCells[i] = makeCell(dim-1); 
    // what error checking do you need here? 
    // depends on your other error checking... 
    } 
    return newCell; 
} 

雖然我已經離開你幾個問題敲定..

而且請注意，你必須追蹤所有的最終需要釋放的內存位...

Answer 4

局部變量在堆棧上「分配」。該堆棧是一個預分配的內存量來存放這些局部變量。當函數退出時，變量將停止有效，並且會被接下來的任何內容覆蓋。

在你的情況下，代碼沒有做任何事，因爲它沒有返回你的結果。此外，當範圍退出時，指向堆棧上的對象的指針也將停止有效，所以我想在您的確切情況下（您似乎正在執行鏈接列表），您將需要使用malloc（）。

Answer 5

我的問題是，當我沒有真正malloc（）編輯適當數量的內存時，C如何分配內存？什麼是默認值？

不分配內存。您必須明確地在堆棧上或動態地創建它。

在您的示例中，子單元指向未定義的位置，這是一個錯誤。你的函數應該在某個時候返回一個指向Cell結構體的指針。

Answer 6

我會最終訪問存儲在內存中的快樂的面孔，或者可能寫在以前存在的單元格，或什麼？

你很幸運，你有一張開心的臉。在那些倒黴的日子之一，它可能已經消滅你的系統清潔;）

我的問題是，如何Ç分配內存時，我有沒有真正的malloc（）的內存適量？

它沒有。然而，當你定義Cell newCell時，會發生什麼，subCells指針被初始化爲垃圾值。這可能是0（在這種情況下，你會崩潰）或一些足夠大的整數，使它看起來像一個實際的內存地址。在這種情況下，編譯器會高興地獲取所有駐留在其中的值並將其返回給您。

默認設置是什麼？

這是行爲，如果你沒有初始化你的變量。而你的makeCell功能看起來有點欠發達。

Answer 7

真的有三個部分可以分配東西 - 數據，堆棧&堆。

在你提到的情況下，它將被分配在堆棧上。在堆棧上分配一些東西的問題是它只在函數的持續時間內有效。一旦你的函數返回，這個內存就會被回收。所以，如果你返回一個指向堆棧上分配的東西的指針，那個指針將是無效的。如果您返回實際的對象（不是指針），則會自動爲調用函數使用該對象的副本。

如果您已將其聲明爲全局變量（例如在頭文件中或函數外部），它將分配在內存的數據部分中。本節中的內存在程序啓動時自動分配，並在完成時自動釋放。

如果你使用malloc（）在堆上分配內存，那麼只要你想使用它 - 直到你調用free（）它釋放的時候。這使您可以根據需要靈活地分配和釋放內存（而不是使用全局分配在前的全局變量，而只在程序終止時釋放）。

Answer 8

我要假裝我的電腦在這裏，閱讀此代碼...

typedef struct Cell { 
    struct Cell* subcells; 
} 

這告訴我：

• 我們有一個叫做細胞
• 結構類型它包含一個叫做子單元的指針
• 指針應該是某種類型的結構單元格

它不告訴我指針是指向一個Cell還是一個Cell數組。當一個新的Cell被創建時，該指針的值是未定義的，直到給它賦值。在定義它們之前使用指針是個壞消息。

Cell makeCell(int dim) { 
    Cell newCell; 

新的Cell結構，帶有未定義的子單元指針。所有這些都會保留一小塊內存，稱爲cell結構體的大小。它不會改變那個記憶中的值 - 它們可以是任何東西。

for(int i = 0; i < dim; i++) { 
    newCell.subcells[i] = makeCell(dim -1); 

爲了得到newCell.subcells [I]中，計算是由用i從子電池，以抵消，然後就是解除引用。具體來說，這意味着該值是從該內存地址中提取的。舉例來說，我== 0 ...然後，我們將取消引用子單元格指針本身（無偏移量）。由於子單元是未定義的，它可能是任何東西。字面上任何事情！所以，這會要求從內存中完全隨機的地方獲取價值。結果沒有任何保證。它可能會打印某些內容，可能會崩潰。這絕對不應該這樣做。

} 

    return newCell; 
} 

無論何時您使用指針，在取消引用前確保將其設置爲值是很重要的。鼓勵你的編譯器給你任何警告，許多現代編譯器都可以捕捉到這類事情。你也可以指定可愛的默認值，如0xdeadbeef（yup！這是一個十六進制的數字，它也是一個單詞，所以它看起來很有趣），以便它們脫穎而出。 （printf的％p選項有助於顯示指針，作爲調試的一種粗略形式，調試器程序也可以很好地顯示它們。）