c - 挣扎与malloc/realloc和结构

Question

我真的很难理解在C中使用结构时使用malloc和realloc时实际发生的情况。我试图解决电话簿问题，必须创建一个可以添加，删除和显示条目的电话簿。 。条目数可以无限，因此我必须动态定义结构数组。我的删除功能还必须找到所需的条目，然后移回所有条目，然后使用realloc释放最后一个条目。我认为，这是对realloc的基本理解会真正帮助我的地方。

我认为我能正常工作的唯一部分是添加功能，我仍然不知道我是否正确设置了它-我只知道它在运行时就可以正常工作。如果某个基本水平的人可以帮助我，我将不胜感激。

这是我的一堆代码:-(

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void getEntry(int *);
typedef struct person {
    char fname[20];
    char lname[20];
    int number[10];
}person;
void getInfo(int *,int,person*);
void delInfo(int*,int,person*);
void showInfo(int*,int,person*);

int main(){

    int a=0;
    int i=0;
    int con=0;
    person* contacts=(person*)malloc(sizeof(person));
    person* pcontacts;
    pcontacts=(person*)calloc(0,sizeof(person));
    getEntry(&a);
    while (a!=4){
        switch (a){
            case 1:
                pcontacts=(person*)realloc(pcontacts,con* sizeof(person));
                getInfo(&con,i,contacts);
                break;
            case 2:
                delInfo(&con,i,contacts);
                break;
            case 3:
                showInfo(&con,i,contacts);
                break;
            default:
                printf("\n Error in response. Please try again: ");
                break;
        }
        getEntry(&a);
    }
    printf("\n Thank you for using the Phone Book Application!\n\n");
    free(contacts);
    return 0;
}

void getEntry(int *a1){
    int b;
    printf("\n\n\n Phone Book Application\n\n 1) Add Friend\n 2) Delete         Friend\n 3) Show Phone Book Entries\n 4) Exit\n\n Make a selection: ");
    scanf("%d",&b);
    *a1 = b;
 }
 void getInfo(int *con,int i,person*contacts){
    printf("\n Enter first name: ");
    scanf("%s",contacts[*con].fname);
    printf(" Enter last name: ");
    scanf("%s",contacts[*con].lname);
    printf(" Enter telephone number without spaces or hyphens: ");
    scanf("%d",contacts[*con].number);
    (*con)++;
    printf("\n Entry Saved.");
 }
 void delInfo(int *con,int i,person*contacts){
    char delfirst[20];
    char dellast[20];

    printf("\n First Name: ");
    scanf("%s",delfirst);
    printf(" Last Name: ");
    scanf("%s",dellast);

    for (i=0; i<*con;i++){
        if (delfirst==contacts[i].fname && dellast==contacts[i].lname){

        }
    }
}
void showInfo(int *con,int i,person*contacts){
    char nullstr[1]={"\0"};
    if (*con>0){
        printf("\n Current Listings:\n");
        for (i=0;i<*con;i++){
            if (strcmp(nullstr,contacts[i].fname)!=0){
                printf(" %s %s       %i\n",contacts[i].fname,contacts[i].lname,contacts[i].number);
            }
            else {};
        }
    }
    else {
        printf("\n No Entries\n");
    }
 }

Answer 1

首先，让我澄清另一个答案中提出的观点：


  关于可移植性的警告：根据《 GNU C库参考手册》，ISO C之前的实现可能不支持此行为。


除非您正在使用具有数十年历史的嵌入式硬件及其专有的编译器，否则，您很少（如果有的话）会遇到至少不支持C89（ANSI C）标准的编译器。



现在已经解决了，让我们继续进行malloc()和realloc()。要了解后者，让我们看一下前者。

malloc()的man page指出以下内容：


  malloc()。 。 。 [和] realloc()。 。 。函数分配内存。对齐分配的内存，以便可以将其用于任何数据类型。 。 。 free()函数释放通过前面的分配函数创建的分配。


这种帮助我们。基本上，您的操作系统“拥有”计算机上物理安装的所有可用内存。系统将在swap space处分配所有RAM，kernel level等。

但是，用户空间中的进程（例如您的程序）不希望/不需要管理系统中的所有内存-更不用说所涉及的安全风险了（请考虑一下，如果我可以随意地在另一个进程中编辑内存，而无需安防措施！）。

因此，操作系统将管理进程的内存以及该进程使用的系统内存的allocate不同部分。

一般而言，操作系统将内存划分为所谓的块或page。简而言之，如果将内存划分为适当的大小（通常为2的指数，并且至少是CPU register大小的倍数），则会得到非常陡峭的optimizations，因为CPU只能以某些粒度。

由于所有这些，程序本身必须要求内核为其分配内存，以便程序可以使用它并确保它是唯一可以访问它的进程。

malloc()是执行此任务的标准函数调用。当您以一定长度调用malloc()时，系统将尝试查找未使用的系统内存的contiguous范围，并将其映射到进程的virtual memory空间中，存储您所请求的内存的地址和长度。

如果找不到足够的内存，则只返回NULL（0）-您可以在手册页中阅读:)

随后，当您调用free()时，它将在虚拟内存表中查找地址，检索您最初malloc()的长度，并告诉系统该进程不再需要该内存区域。

最后一点：segmentation fault通常是由不再分配的内存访问引起的，即使它曾经被分配。这就是为什么发明诸如RAII之类的C ++范例的原因-只是为了减少过早释放内存或根本不释放内存的可能性（即，使用一堆直到进程返回才分配的内存）。



有了以上知识，realloc()应该是小菜一碟。再次让我们看一下其手册页：


  realloc(ptr, size)函数尝试将ptr指向的分配大小更改为size，并返回ptr。如果没有足够的空间来扩展ptr指向的内存分配，则realloc()创建新的分配，复制ptr指向的尽可能多的旧数据，以适应新的分配，释放旧的分配，并返回指向分配的内存的指针。如果ptr是NULL，则realloc()与对malloc()的size字节调用相同。如果size为零而ptr不是NULL，则分配一个新的最小大小的对象，并释放原始对象。


这很长，但是基本上可以告诉您您需要知道的确切信息。

realloc()与malloc()非常相似，您可以为它传递一个长度，但是您还可以传递一个以前的malloc()指针来调整其大小。

简而言之，您基本上是在扩展先前通过malloc()分配的内存区域。

混淆通常是由于realloc()并不总是扩展初始存储区域，而且，free()甚至会传递您传入的存储区域！

记住我上面关于连续内存的观点：如果您要求malloc()分配10个字节，而这10个字节恰好恰好恰好位于已经分配的其他两个内存区域之间，那么您想将这10个字节的区域调整为，例如20个字节-会发生什么？

由于内存区域必须是连续的，这意味着必须找到一个新的内存空间才能连续容纳所有20个字节！

在这种情况下，realloc()足以找到具有足够空间的新区域，从原始内存区域复制所有旧数据（由您提供的realloc()指向的指针），释放旧区域，然后返回新区域的地址。

这就是为什么必须始终存储realloc()的返回地址的原因：

char *ptr = malloc(100);
ptr = realloc(ptr, 400); // not guaranteed the first and
                         // second addresses will be the same!