面试题：C语言结构体指针的复杂内存管理与优化

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

// 分配内存并初始化多层嵌套结构体
struct Outer* createOuter() {
    struct Outer* outer = (struct Outer*)malloc(sizeof(struct Outer));
    if (outer == NULL) {
        perror("malloc outer");
        return NULL;
    }
    outer->value = 0.0;

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        outer->innerArr[i] = (struct Inner*)malloc(sizeof(struct Inner));
        if (outer->innerArr[i] == NULL) {
            perror("malloc inner");
            // 释放已分配的内存
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                free(outer->innerArr[j]);
            }
            free(outer);
            return NULL;
        }
        outer->innerArr[i]->str = (char*)malloc(10 * sizeof(char));
        if (outer->innerArr[i]->str == NULL) {
            perror("malloc inner str");
            // 释放已分配的内存
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                free(outer->innerArr[j]->str);
                free(outer->innerArr[j]);
            }
            free(outer);
            return NULL;
        }
        strcpy(outer->innerArr[i]->str, "default");
        outer->innerArr[i]->num = 1;
    }
    return outer;
}

// 将Outer结构体中所有Inner结构体的num值翻倍
void doubleInnerNums(struct Outer* outer) {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        outer->innerArr[i]->num *= 2;
    }
}

// 释放该结构体所有分配内存
void freeOuter(struct Outer* outer) {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        free(outer->innerArr[i]->str);
        free(outer->innerArr[i]);
    }
    free(outer);
}

int main() {
    struct Outer* outer = createOuter();
    if (outer != NULL) {
        doubleInnerNums(outer);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            printf("Inner %d: str = %s, num = %d\n", i, outer->innerArr[i]->str, outer->innerArr[i]->num);
        }
        freeOuter(outer);
    }
    return 0;
}

常见问题及避免方法

内存泄漏：
- 问题：在分配内存后，如果后续操作失败，没有释放已经分配的内存，就会导致内存泄漏。例如，在分配Inner结构体数组元素或str字符串内存失败时，没有释放之前已分配的Outer结构体或Inner结构体。
- 避免方法：在每次分配内存后，立即检查返回值是否为NULL。如果分配失败，按照正确的顺序释放之前已经分配的所有内存。
悬空指针：
- 问题：当释放了一块内存，但没有将指向该内存的指针设置为NULL时，该指针就成为悬空指针。如果后续不小心使用了这个悬空指针，可能会导致程序崩溃。
- 避免方法：在释放内存后，立即将指针设置为NULL。例如，在freeOuter函数中释放Outer结构体后，虽然这里没有后续使用指针的情况，但良好的习惯是将传入的指针参数设置为NULL。
双重释放：
- 问题：对同一块内存进行多次释放会导致未定义行为。通常是由于逻辑错误，在代码的不同地方重复释放了同一块内存。
- 避免方法：仔细设计内存管理逻辑，确保每块内存只被释放一次。可以通过设置标志位或者在释放内存后将指针置NULL，这样在尝试再次释放时可以通过判断指针是否为NULL来避免双重释放。

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面试题：C语言结构体指针的复杂内存管理与优化

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面试题答案

常见问题及避免方法