002 ошибка динамической памяти

Обновлено: 07.07.2024

Динамическая память является ресурсом операционной системой и выделяется по явному запросу процесса.

Контроль за выделением и освобождением динамической памяти — дело рук программиста.

Компилятор снимает с себя ответственность за то, что память выделена, но не освобождена, или же не выделена к необходимому моменту.

Ошибка сегментации (Segmentation fault)

Если процесс попытается использовать "чужую" память (что в защищенном режиме работы процессора в принципе невозможно из-за механизма виртуальной адресации), обратившись по некоторому случайному адресу, операционная система аварийно завершит процесс с выводом предупреждения пользователю.

Пример

void foo(int *pointer)
*pointer = 0; //потенциальный Segmentation fault
>

int main()
int *p;
int x;
*NULL = 10; //совсем очевидный Segmentation fault
*p = 10; //достаточно очевидный Segmentation fault
foo(NULL); //скрытый Segmentation fault
scanf("%d", x); //скрытый и очень популярный у новичков на Си Segmentation fault

Утечка памяти (Memory leak)

Если процесс попросил у ОС память, а затем про нее забыл и более не использует, это называется утечкой памяти.

Утечки памяти не являются критической ошибкой и в небольшом масштабе допустимы, если процесс работает очень недолго (секунды). Однако при разработке сколько-нибудь масштабируемого и выполняющегося продолжительное время приложения, допущение даже маленьких утечек памяти — серьезная ошибка.

Пример

void swap_arrays(int *A, int *B, size_t N)
int * tmp = (int *) malloc(sizeof(int)*N); //временный массив
for(size_t i = 0; i < N; i++)
tmp [i] = A[i];
for(size_t i = 0; i < N; i++)
A[i] = B[i];
for(size_t i = 0; i < N; i++)
B[i] = tmp [i];
//выходя из функции, забыли освободить память временного массива
>

int main()
int A[10] = ;
int B[10] = ;
swap_arrays(A, B, 10); //функция swap_arrays() имеет утечку памяти

int *p;
for(int i = 0; i < 10; i++) p = (int *)malloc(sizeof(int)); //выделение памяти в цикле 10 раз
*p = 0;
>
free(p); //а освобождение вне цикла - однократное. Утечка!

Как избежать ошибок работы с динамической памятью?

Во-первых, быть аккуратным и внимательным.
Во-вторых, если память выделена на одном уровне, освобождение должно быть совершено на том же уровне. Например, если функция выделила память, она же должна ее освободить перед выходом.
В исключительных ситуациях могут существовать "порождающие" функции, но их нужно "знать в лицо", их имена должны говорить об этом. С этой точки зрения пример плохой порождающий функции: стандартная функция Си создания дубликата строки strdup(). По ее имени не очевидно, что при этом выделяется динамическая память, которая обязательно должна быть освобождена.
В-третьих, существуют специальные программные средства, которые позволяют искать утечки памяти, например Valgrind.

Работа с динамической памятью в Си и С++ различается.

Хотя в С++ также в конечном счете используются системные вызовы по выделению и освобождению памяти, они "обернуты" в операторы new и delete. В С++ не рекомендуется использовать механизм malloc() и free() без насущной необходимости обратной совместимости.

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?

1. Можно создать карту, в которой будет храниться размер выделенного участка. Каждый раз при освобождении памяти компьютер будет обращаться к этим данным и получать нужную информацию.
2. Второе решение более распространено. Информация о размере хранится на куче до самих данных. Таким образом, при выделении памяти резервируется места больше и туда записывается информация о выделенном участке. При освобождении памяти функция free "подсматривает", сколько памяти необходимо удалить.

Работа с двумерными и многомерными массивами

Д ля динамического создания двумерного массива сначала необходимо создать массив указателей, после чего каждому из элементов этого массива присвоить адрес нового массива.
Для удаления массива необходимо повторить операцию в обратном порядке - удалить сначала подмассивы, а потом и сам массив указателей.

1. Создавать массивы "неправильной формы", то есть массив строк, каждая из которых имеет свой размер.
2. Работать по отдельности с каждой строкой массива: освобождать память или изменять размер строки.

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.

2. Изменение указателя, который хранит адрес выделенной области памяти. Как уже упоминалось выше, в выделенной области хранятся данные об объекте - его размер. При удалении free получает эту информацию. Однако, если мы изменили указатель, то удаление приведёт к ошибке, например

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

Здесь дважды вызывается free для переменной a. При этом, переменная a продолжает хранить адрес, который может далее быть передан кому-нибудь для использования. Решение здесь такое же как и раньше - обнулить указатель явно после удаления:

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

1. Простое скользящее среднее равно среднему арифметическому функции за период n. Пусть у нас имеется ряд измерений значения функции. Часто эти измерения из-за погрешности "плавают" или на них присутствуют высокочастотные колебания. Мы хотим сгладить ряд, для того, чтобы избавиться от этих помех, или для того, чтобы выявить общий тренд. Самый простой способ: взять n элементов ряда и получить их среднее арифметическое. n в данном случае - это период простого скользящего среднего. Так как мы берём n элементов для нахождения среднего, то в результирующем массиве будет на n чисел меньше.

Это простой пример. Большая его часть связана со считыванием данных, вычисление среднего всего в девяти строчках.

2. Сортировка двумерного массива. Самый простой способ сортировки - перевести двумерный массив MxN в одномерный размером M*N, после чего отсортировать одномерный массив, а затем заполнить двумерный массив отсортированными данными. Чтобы не тратить место под новый массив, мы поступим по-другому: если проходить по всем элементам массива k от 0 до M*N, то индексы текущего элемента можно найти следующим образом:
j = k / N;
i = k - j*M;
Заполним массив случайными числами и отсортируем

3. Бином Ньютона. Создадим треугольную матрицу и заполним биномиальными коэффициентами

Если Вы желаете изучать этот материал с преподавателем, советую обратиться к репетитору по информатике

Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик

Введение в функции динамической памяти и распространенные ошибки динамической памяти

Почему используется динамическое распределение памяти?

Мы освоили следующие методы развития памяти:

Вышеупомянутый метод открытия пространства имеет две характеристики:
-Размер космического развития фиксирован.
-При объявлении массива необходимо указать длину массива, а необходимая память выделяется во время компиляции.
Но потребность в пространстве не только в описанном выше случае. Иногда размер необходимого нам пространства может быть известен только во время работы программы, и то, как массив открывает пространство во время компиляции, не может быть удовлетворено. В настоящее время вы можете попробовать только развитие динамической памяти.

Введение в функции динамической памяти

malloc и бесплатно

malloc

Эта функция применяется к непрерывному доступному пространству в памяти и возвращает адрес, указывающий на это пространство.

Если разработка прошла успешно, возвращается указатель на открытое пространство.
Если разработка не удалась, возвращается NULL-указатель, поэтому необходимо проверить возвращаемое значение malloc.
Возвращаемое значение - void *, потому что malloc не знает тип открытого пространства, и пользователь решает конкретное использование.
Если размер параметра равен 0, поведение malloc не определено стандартом и зависит от компилятора.

Функция free используется для освобождения динамически открытой памяти.

calloc

- Функция функции состоит в том, чтобы открыть пространство для количества элементов размера и инициализировать каждый байт пространства равным 0.
- Отличие от функции malloc в том, что colloc инициализирует каждый байт запрошенного пространства равным 0 перед возвратом адреса.

realloc

Появление функции realloc делает управление динамической памятью более гибким.
Иногда мы обнаруживаем, что пространство, запрашиваемое в прошлом, слишком мало, а иногда нам кажется, что пространство, запрашиваемое в прошлом, слишком велико, поэтому нам нужно использовать функцию realloc, чтобы гибко регулировать размер памяти.
мемблок - это адрес памяти, который нужно настроить.
размер - отрегулированный размер.
Возвращаемое значение - начальный адрес настроенной памяти.
На основе настройки размера исходного пространства памяти эта функция также переместит данные из исходной памяти в новое пространство.
Как выполняется перераспределение памяти?
Случай 1. За исходным пространством достаточно места. Чтобы расширить память, добавьте пространство сразу после исходной памяти, и данные в исходном пространстве не изменятся.
Случай 2. Недостаточно места после исходного пробела. Расширение памяти означает поиск другого непрерывного пространства подходящего размера в пространстве кучи для использования. Эта функция возвращает новый адрес.
Итак, использование функции перераспределения требует внимания:
код:

Возможен ли код 1:
Ответ: Нет, если приложение не работает, адрес ptr будет изменен. Следовательно, новый указатель должен быть определен и оценен после подачи заявки на пространство.

Распространенные ошибки динамической памяти

1 ————– Операция разыменования нулевого указателя

Открытие пространства памяти размера INT_MAX определенно не удастся, тогда p является нулевым указателем, а нулевой указатель понимается и используется.

2 ———– Трансграничный доступ к динамичному открытому пространству

относится к размеру 10 открытых пробелов, но в цикле for, когда i = 10, доступ находится вне пределов.

3 ————– Используйте бесплатную версию для нединамически развиваемой памяти

p не является динамически открытым пространством, но p является свободным.

4 ———– Используйте free для освобождения части динамически открытой памяти

p - указатель на пространство динамически созданной функции. После выполнения p ++ p не указывает на начальный адрес динамической памяти.

5 ————– Освободите одну и ту же память несколько раз

6 ———– Динамически открыть память и забыть отпустить (упущение памяти)

Динамически открываемое пространство не освобождается в коде, что может легко вызвать пропуски памяти.
Пространство, созданное динамически, должно быть освобождено и освобождено правильно! ! ! ! ! !

Интеллектуальная рекомендация

совместный запрос mysql с тремя таблицами (таблица сотрудников, таблица отделов, таблица зарплат)

1. Краткое изложение проблемы: (внизу есть инструкция по созданию таблицы, копирование можно непосредственно практиковать с помощью (mysql)) Найдите отделы, в которых есть хотя бы один сотрудник. Отоб.

[Загрузчик классов обучения JVM] Третий день пользовательского контента, связанного с загрузчиком классов

IP, сеанс и cookie

Ошибка Hyper-V исчерпала память, что лишит вас возможности создавать любые новые виртуальные машины или даже не позволит вам запустить существующие созданные виртуальные машины.

Эта проблема вызвала у пользователей много стресса, и это понятно.

Очень важно решить эту проблему, особенно если вам нужно, чтобы ваша виртуальная машина работала правильно для работы.

Вот что один пользователь из форумов Microsoft Technet сказал об этой проблеме:

Попытка запустить Windows Server в Hyper-V, но из-за ошибки 0x8007000e вышла ошибка. Даже предоставил 2 ГБ ОЗУ, но все тот же MSG. С нескольких минут он работал нормально, но теперь перестал работать.

Эта проблема, очевидно, вызвана объемом памяти, необходимого Hyper-V для запуска выбранных виртуальных машин. В сегодняшней статье мы рассмотрим некоторые из лучших проверенных методов для решения этой проблемы. Читайте дальше для более подробной информации.

Ваш Hyper-V исчерпал память? Вот исправление

1. Закройте все виртуальные машины, которые вам не нужны

Это позволит правильно распределить вашу оперативную память, чтобы без проблем запустить виртуальную машину, с которой вы работаете.

2. Выберите динамическую память для виртуальной машины и убедитесь, что оптимальные требования выполнены

В процессе настройки виртуальной машины очень важно, чтобы вы выбрали параметры динамической памяти для вашей настройки. Это позволит Hyper-V распределять объем оперативной памяти, доступной для наиболее важных процессов.

Вы должны иметь в виду, что даже динамические виртуальные машины имеют минимальные требования к памяти, объем, необходимый для оптимальной работы, и максимальный объем выделенной оперативной памяти.

Посетите эту ссылку для более подробного описания этого процесса.

3. Добавьте больше оперативной памяти на хост-компьютер и добавьте память в Hyper-V

Другой вариант исправления ошибки Hyper-V Run out of memory — добавить дополнительную оперативную память на хост-компьютер Hyper-V. Это, в свою очередь, позволит вам выделить больше оперативной памяти для виртуальной машины, которую вы пытаетесь использовать.

После того, как вы добавили больше оперативной памяти на хост-компьютер, выполните следующие действия, чтобы назначить новое значение для вашей виртуальной машины:

Вывод

Мы хотели бы знать, если вы нашли это руководство полезным. Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой информацией с нами, используя раздел комментариев ниже.

Читайте также: