在C语言中分配内存的困惑

Question

我很努力地寻找相关信息，但仍然无法理解。假设我有一个结构体：

struct some_struct {
    int x;
    int y;
    char *some_string;
};

假设我们有上面的结构体，如何为该结构体分配一些内存？可以简单地执行以下操作：

struct some_struct *test_struct;
test_struct = malloc(sizeof(struct some_struct));

但这样就足够了吗？您不需要为some_string分配一些内存吗？或者如果结构体包含更多指针，您也不需要为它们分配内存吗？ 编辑：还有一件事...假设我的结构体some_struct已经有数据了，例如：

struct some_struct *test_struct = malloc(sizeof(some_string);
test_struct->x = 2;
test_struct->y = 3;
test_struct->some_string = "sadlfkajsdflk";

以下代码足以释放已分配的内存吗？

free(test_struct);

还是需要我自己去释放 char* 变量 some_string 吗？

谢谢。

- chutsu

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关于编辑，您让 test_struct->some_string 指向一个字符串字面量，而不是指向内存 (m|c|re)alloc，因此在这种情况下不应该 free 它。但如果您已经为 test_struct->some_string 分配了内存 (m|c|re)alloc，则在 free test_struct 之前应该先 free 它，否则会造成内存泄漏。 - Daniel Fischer

Answer 1

调用malloc(sizeof(struct some_struct));可以为您的结构体分配内存，其中包括两个整数字段和一个指针字段的空间。

然而，指针字段在指向有效的内存位置之前不能使用。为了做到这一点，您需要将其指向一个有效的内存位置，例如通过使用malloc为其分配内存或将其指向一个预先存在的有效内存位置：

例如：

test_struct->some_string = malloc(100); // Allocate 100 bytes for the string

- Charles Salvia

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你好，我想知道您是否可以对我的新编辑问题发表评论，谢谢 :) - chutsu

@chutsu，使用malloc分配的任何内容都必须使用free()释放。因此，如果您使用malloc为test_struct->some_string分配内存，则必须使用free释放它。但是在您的示例代码中，您只是将test_struct设置为字符串文字，这意味着您不需要释放它。 - Charles Salvia

Answer 2

在运行以下两行代码后：

struct some_struct *test_struct;
test_struct = malloc(sizeof(struct some_struct));

你已经做足了与 test_struct 一起工作的准备。指针的值只是一个内存地址，所以 malloc 分配了足够的空间来存储两个 int 和一个 char*。如果你想将 test_struct->some_string 指向已经存在的 char*，你可以这样做：

test_struct->some_string = some_other_char_pointer;

否则，您还需要为其分配内存：

test_struct->some_string = malloc(...);

- Foggzie

Answer 3

好的，这段代码没有实现你想要的功能：

struct some_struct *test_struct = malloc(sizeof(some_string);
test_struct->x = 2;
test_struct->y = 3;
test_struct->some_string = "sadlfkajsdflk";

在这种情况下，你的*test_struct现在指向一个具有some_string大小的'memory zone'(我认为你的some_string是char*)。 Malloc(X)从程序(或进程)虚拟内存中给你分配了X的空间。 当你执行：

struct some_struct *test_struct; 

您有足够的空间来存储指向 some_struct 的指针。

如果您执行以下操作：

malloc(sizeof(struct some_struct));

您现在已经从虚拟内存中保留了struct some_struct的空间。但是您想知道这个内存的“位置”。这就是为什么您将其分配给指针的原因：

test_struct = malloc (sizeof(struct some_struct));

[编辑]我会这样写：“为了让编译器更加愉快，你还应该在其中包含一个转换，告诉编译器malloc分配的空间将用于存储struct some_struct：”，并在之后给出一个示例。但实际上，这是不正确的。正如您在下面的评论中所看到的，@chutsu进行了更正，并且为了让自己相信，请查看question。 主要原因是你冒很大的风险，而没有任何好处。
代码的其余部分现已更正：无需转换。

更清晰的方法是对结构体进行typedef。然后，您的代码将如下所示：

typedef struct some_struct {
    int x;
    int y;
    char *some_string;
}SomeStruct;

SomeStruct *test_struct;
test_struct = malloc(sizeof(SomeStruct));

关于字符串分配。你可以这样想：使用malloc（以及它的兄弟函数calloc，realloc等）创建的所有内容都需要释放！这是因为所有其他变量都是函数本地变量，即使主函数也是一个函数，在函数终止时会被清除。

因此，在分配结构体后，如果您想要为字符串腾出空间，您必须为其分配空间。

test_struct->some_string = malloc((YOUR_STRING_SIZE+SPACE_FOR_THE_STRING_TERMINATOR)*sizeof(char));

使用 - SPACE_FOR_THE_STRING_TERMINATOR=1，即\0字符。

然后，如果你想释放test_struct，你必须先释放字符串，然后再释放结构体，以相反的顺序。否则你会失去指向字符串的指针，导致内存泄漏。 具体如下：

free(test_struct->some_string);
free(test_struct);

就是这样，你完成了。

希望这有所帮助。

- Afonso Tsukamoto

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实际上，在C语言中，您不需要在malloc前面加上强制类型转换。请看我在这里写的文章：http://chutsu.tumblr.com/post/38958361088/do-not-add-a-cast-to-malloc-when-programming-in-c - chutsu

我从那份文件中得到的信息是，如果你忘记包含，就不应该进行强制类型转换？通常我会进行强制类型转换，因为我知道它返回的是那种类型。[编辑]顺便说一句，Tumblr很棒。 - Afonso Tsukamoto

不，应该反过来，你不应该进行强制类型转换，因为你可能会忘记包含头文件。诚然，链接的措辞很糟糕。但基本上，如果你在 C 编译器中进行了强制类型转换，编译器会认为你知道自己在做什么。问题是，如果你忘记了 #include <stdlib.h>，并且在 malloc 前面加了一个强制类型转换，编译器不会告诉你忘记包含 stdlib，而是给出其他无用的错误信息。看看这个问题吧 :) - chutsu

啊！好的。实际上，这让我很有道理。你在这里学到的这种东西实际上非常棒！:) 我的任何一位老师都没有提到过这样的事情，他们总是提到像“编写更少的代码是避免错误的最佳方法”这样的东西，并指出所有良好的编程实践。非常感谢@chutsu。我得编辑我的答案。 - Afonso Tsukamoto

Answer 4

根据上下文，您可能需要为字符串分配一些内存，也可能不需要。但是您提供的代码会分配所有需要容纳该结构的内存。

基本上，编写代码以执行所需的任何操作。是否需要为字符串分配内存取决于您要执行的操作。

仅凭您展示的代码，您分配的指针并没有指向任何特定的内容，就像您分配的整数没有保存任何特定的值一样。如果需要为字符串分配地址，则在将some_string的值设置为有用的内容时进行，可能与将x和y设置为有用的内容同时进行。

- David Schwartz