C语言中的内存泄露与试题及答案

C语言中的内存泄露与试题及答案1.内存泄露概述在C语言中，内存泄露指的是程序在运行过程中动态分配了内存，但在不再需要这些内存时没有正确释放，导致这部分内存无法被操作系统再次使用。在C语言里，主要通过`malloc`、`calloc`、`realloc`动态分配内存，`free`释放内存，如果没有合理调用`free`就会发生内存泄露。2.示例代码中的内存泄露情况示例1：忘记释放内存```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){intptr=(int)malloc(sizeof(int));//没有释放内存return0;}```分析：`malloc`分配了一个整数大小的内存空间，但没有调用`free(ptr)`来释放内存，导致内存泄露。示例2：指针覆盖导致内存无法释放```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){intptr1=(int)malloc(sizeof(int));intptr2=(int)malloc(sizeof(int));ptr1=ptr2;free(ptr1);//原本ptr1指向的内存无法释放return0;}```分析：`ptr1`原本指向一块分配的内存，之后被`ptr2`赋值覆盖，导致原本`ptr1`指向的内存无法通过指针访问，也就无法用`free`释放。3.试题与答案选择题1.以下哪种函数用于在C语言中动态分配内存？A.`free`B.`malloc`C.`strlen`D.`printf`答案：B。`malloc`用于动态分配内存，`free`是释放内存，`strlen`计算字符串长度，`printf`是输出函数。2.当调用`malloc`分配内存后，必须调用什么函数释放内存以避免内存泄露？A.`malloc`B.`calloc`C.`free`D.`realloc`答案：C。`free`函数专门用于释放动态分配的内存。3.下面代码是否存在内存泄露问题？```cintmain(){intp=(int)malloc(sizeof(int));p=10;return0;}```A.是B.否答案：A。代码中用`malloc`分配了内存，但没有调用`free(p)`释放，存在内存泄露。4.`realloc`函数的作用是？A.释放已分配的内存B.重新调整已分配内存的大小C.分配新的连续内存区域D.复制字符串答案：B。`realloc`可以重新调整之前用`malloc`、`calloc`分配的内存大小。5.下列关于内存泄露危害的描述，错误的是？A.程序性能下降B.操作系统可用内存减少C.程序崩溃D.提高程序运行速度答案：D。内存泄露会使可用内存减少，程序性能下降甚至崩溃，不会提高运行速度。判断题1.在C语言中，静态分配的内存也可能发生内存泄露。答案：错。静态分配的内存由系统自动管理，不会发生内存泄露，内存泄露主要指动态分配内存未释放的情况。2.只要程序调用了`free`函数就不会发生内存泄露。答案：错。如果`free`的使用不当，比如释放野指针或者重复释放已经释放的内存，或者有内存没有被`free`，仍会有内存泄露。3.多次调用`malloc`而只调用一次`free`一定会导致内存泄露。答案：对。多次`malloc`分配了不同的内存块，只释放一次会使其他内存块无法回收，造成内存泄露。4.当使用`realloc`调整内存大小时，原指针就不需要再释放了。答案：对。`realloc`成功调用后，会返还新的指针，原指针指向的内存已被管理到新的指针下，不需要单独释放原指针。5.动态分配的内存必须在程序结束前释放。答案：对。程序运行中不释放会造成内存泄露，虽然程序结束后操作系统会回收，但良好的编程习惯需要在不再使用时及时释放。填空题1.动态分配一个包含10个整数的数组内存，使用的代码是`intarr=(int)______(sizeof(int)10);`答案：`malloc`。`malloc`用于根据指定的大小分配内存。2.要释放指针`ptr`指向的动态分配的内存，使用的代码是`______(ptr);`答案：`free`。`free`专门释放动态分配的内存。3.在使用`realloc`时，如果新的大小为0，则相当于调用了______函数。答案：`free`。当`realloc`的新大小为0时，会释放原内存。4.内存泄露指的是程序运行时动态分配的内存没有被______。答案：释放。这是内存泄露的基本定义。5.动态分配内存时，应检查`malloc`、`calloc`、`realloc`返回的指针是否为______，以判断内存分配是否成功。答案：`NULL`。返回`NULL`表示内存分配失败。简答题1.简述如何避免C语言中的内存泄露。答案：-确保每次调用`malloc`、`calloc`、`realloc`分配内存后，都有对应的`free`调用。-创建良好的编程习惯，在不再使用内存时及时释放。-避免指针覆盖，防止丢失指向动态分配内存的指针。-检查`malloc`等函数的返回值，确保内存分配成功。2.分析下面代码是否存在内存泄露问题，并说明原因。```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){charstr1=(char)malloc(10sizeof(char));charstr2=(char)malloc(10sizeof(char));str1=str2;free(str1);return0;}```答案：存在内存泄露。`str1`原本指向一块分配的内存，被`str2`覆盖后，`str1`原指向的内存无法访问和释放，虽然`str2`指向的内存被释放，但之前的那块内存泄露了。3.给出`realloc`可能导致内存泄露的情况。答案：当`realloc`调用失败（返回`NULL`）时，如果没有保存原指针，原有的内存将无法释放。例如：```cintp=(int)malloc(10sizeof(int));p=(int)realloc(p,20sizeof(int));if(p==NULL){//原p指向的内存无法释放}```4.如何调试C语言程序的内存泄露问题？答案：-手动检查代码，确保每个`malloc`对应一个`free`。-使用工具，如Valgrind，它可以检测程序运行中的各种内存问题，包括内存泄露。-编写测试用例，对程序进行长时间运行，观察内存使用情况。5.说明`calloc`和`malloc`的区别。答案：`malloc`只是分配指定大小的内存块，不对内存初始化；`calloc`会将分配的内存初始化为0。`calloc`函数的参数是元素个数和每个元素的大小，而`malloc`只有一个指定总字节数的参数。编程题1.编写一个函数，动态分配一个数组，存放用户输入的10个整数，使用完后释放内存。```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){intarr=(int)malloc(sizeof(int)10);if(arr==NULL){printf("内存分配失败\n");return1;}for(inti=0;i<10;i++){printf("请输入第%d个整数:",i+1);scanf("%d",&arr[i]);}//使用完毕释放内存free(arr);return0;}```2.以下是部分代码，补充完整以避免内存泄露，该程序功能是创建一个字符串，复制用户输入的字符串到动态分配的内存中，最后输出该字符串。```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>include<string.h>intmain(){charinput[100];charstr;printf("请输入一个字符串:");scanf("%s",input);//动态分配足够的内存并复制字符串str=(char)malloc((strlen(input)+1)sizeof(char));if(str!=NULL){strcpy(str,input);printf("你输入的字符串是:%s\n",str);}//释放内存free(str);return0;}```3.编写一个函数，返回一个动态分配的字符串，该字符串是两个输入字符串的拼接，使用完成后在`main`函数中释放内存。```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>include<string.h>charconcat_strings(charstr1,charstr2){intlen1=strlen(str1);intlen2=strlen(str2);charresult=(char)malloc((len1+len2+1)sizeof(char));if(result==NULL){returnNULL;}strcpy(result,str1);strcat(result,str2);returnresult;}intmain(){charstr1[]="Hello";charstr2[]="World";charconcatenated=concat_strings(str1,str2);if(concatenated!=NULL){printf("%s\n",concatenated);free(concatenated);}return0;}```4.分析以下代码错误并修改以避免内存泄露。```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){intp=(int)malloc(sizeof(int));p=20;p=(int)malloc(sizeof(int));p=30;free(p);return0;}```答案：原代码中`p`指向的第一块内存被第二块内存分配覆盖，导致第一块内存无法释放。修改后的代码：```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){intp=(int)malloc(sizeof(int));p=20;intq=(int)malloc(sizeof(int));q=30;free(p);free(q);return0;}```5.编写一个程序，动态分配不同大小的内存块，释放部分后模拟内存碎片，最后再分配一个大内存块，分析可能出现的情况。```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>intmain(){intp1=(int)malloc(10sizeof(int));intp2=(int)malloc(20sizeof(int));intp3=(int)malloc(30sizeof(int));free(p1);free(p3);