Коли я повинен використовувати malloc в C, а коли ні?

Я розумію, як працює malloc (). Моє питання полягає в тому, що я побачу такі речі:

#define A_MEGABYTE (1024 * 1024)

char *some_memory;
size_t size_to_allocate = A_MEGABYTE;
some_memory = (char *)malloc(size_to_allocate);
sprintf(some_memory, "Hello World");
printf("%s\n", some_memory);
free(some_memory);

Я пропустив перевірку помилок заради стислості. Моє запитання: чи не можете ви просто зробити вищезазначене, ініціалізувавши вказівник на деяке статичне сховище в пам'яті? можливо:

char *some_memory = "Hello World";

У який момент вам насправді потрібно розподілити пам'ять самостійно, а не декларувати / ініціалізувати значення, які потрібно зберегти?

char *some_memory = "Hello World";

створює вказівник на постійну константу. Це означає, що рядок "Hello World" опиниться десь у пам'яті лише для читання, і ви просто маєте на неї вказівник. Ви можете використовувати рядок як лише для читання. Ви не можете внести зміни до нього. Приклад:

some_memory[0] = 'h';

Просить клопоту.

З іншої сторони

some_memory = (char *)malloc(size_to_allocate);

виділяє масив char (змінну) та some_memory points на виділену пам'ять. Тепер цей масив є і читанням, і записом. Тепер ви можете:

some_memory[0] = 'h';

а вміст масиву змінюється на "привіт Світ"

Для цього точного прикладу, malloc мало корисний.

Основна причина, що потрібен malloc - це наявність у вас даних, які повинні тривати протягом життя, що відрізняється від коду. Ваш код викликає malloc в одній процедурі, десь зберігає вказівник і зрештою дзвонить безкоштовно в іншу процедуру.

Вторинна причина полягає в тому, що C не може знати, чи достатньо місця в стеку для виділення. Якщо ваш код повинен бути 100% надійним, безпечніше використовувати malloc, тому що тоді ваш код може знати, що розподіл не вдався і обробити його.

malloc - чудовий інструмент для розподілу, перерозподілу та звільнення пам’яті під час виконання, порівняно зі статичними деклараціями, такими як ваш привіт світовий приклад, які обробляються під час компіляції і тому не можуть бути змінені за розміром.

Таким чином, Malloc завжди корисний, коли ви маєте справу з даними довільного розміру, наприклад, читаючи вміст файлів або маючи справу з сокетами, і ви не знаєте про тривалість даних для обробки.

Звичайно, у такому тривіальному прикладі, як той, який ви подали, malloc - це не магічний "правильний інструмент для правильної роботи", але для більш складних випадків (наприклад, створення масиву довільного розміру під час виконання), це єдиний спосіб йти.

Якщо ви не знаєте точного обсягу пам'яті, яку потрібно використовувати, вам потрібно динамічне розподіл ( malloc). Прикладом може бути, коли користувач відкриває файл у вашій програмі. Вам потрібно буде прочитати вміст файлу в пам'яті, але, звичайно, ви не знаєте розмір файлу заздалегідь, оскільки користувач вибирає файл на місці, під час виконання. Отже, в основному це потрібно, mallocколи ви заздалегідь не знаєте розмір даних, з якими працюєте. Принаймні, це одна з основних причин використання malloc. У вашому прикладі з простою рядком, про який ви вже знаєте розмір часу компіляції (плюс ви не хочете його змінювати), не має сенсу динамічно розподіляти це.

Трохи поза темою, але ... потрібно бути дуже обережним, щоб не створювати витоків пам’яті під час використання malloc. Розглянемо цей код:

int do_something() {
    uint8_t* someMemory = (uint8_t*)malloc(1024);

    // Do some stuff

    if ( /* some error occured */ ) return -1;

    // Do some other stuff

    free(someMemory);
    return result;
}

Ви бачите, що з цим кодом не так? Існує умовна заява про повернення між mallocта free. Спочатку це може здатися нормальним, але подумайте. Якщо виникла помилка, ви збираєтеся повернутися, не звільняючи виділену пам'ять. Це поширене джерело витоку пам'яті.

Звичайно, це дуже простий приклад, і тут дуже легко помітити помилку, але уявіть сотні рядків коду, завалених покажчиками, mallocs, frees та різними видами обробки помилок. Речі можуть дуже швидко заплутатися. Це одна з причин, що я в більшості випадків віддаю перевагу сучасній C ++ над C, але це ціла тема.

Тому, коли ви користуєтесь malloc, завжди переконайтеся, що ваша пам'ять є максимально ймовірною free.

char *some_memory = "Hello World";
sprintf(some_memory, "Goodbye...");

є незаконним, рядкові літерали є const.

Це виділить 12-байтовий масив символів на стеку або в усьому світі (залежно від того, де це оголошено).

char some_memory[] = "Hello World";

Якщо ви хочете залишити місце для подальших маніпуляцій, ви можете вказати, що масив повинен бути розміром більше. (Будь ласка, не ставте 1 Мб у стек.)

#define LINE_LEN 80

char some_memory[LINE_LEN] = "Hello World";
strcpy(some_memory, "Goodbye, sad world...");
printf("%s\n", some_memory);

Однією з причин, коли необхідно виділити пам'ять, є те, що ви хочете її змінити під час виконання. У цьому випадку можна використовувати malloc або буфер на стеці. Простий приклад присвоєння покажчику "Hello World" визначає пам'ять, яку "типово" не можна змінювати під час виконання.