动态内存函数介绍：malloc、calloc、realloc、alloca

一.为什么存在动态内存分配？

我们已知的开辟空间的方式有：

int c=10;//申请一个四个字节的空间
char arr[10]={0};//申请十个字节的空间

以上申请内存的特点是：
1.申请出的内存大小是固定的
2.在变量或数组声明时，所占用的内存空间是固定的，不能由具体的应用灵活调整大小
有时候，程序所需要的内存空间是无法确定的，需要在程序运行过程中才能得知，这时候，就要借助动态内存分配。

二.动态内存函数介绍

• malloc和free
• calloc
• realloc

1.malloc和free

malloc函数原型：

void* malloc(size_t size)

该函数向内存申请一块连续可用的空间，并返回一个指向该空间的指针。
1⃣️如果开辟成功，返回一个只想开辟好的空间的指针
2⃣️如果开辟失败，则返回NULL，因此要对malloc函数的返回值进行检查
3⃣️函数的返回值类型是void*（泛型指针），其返回值类型由使用者确定
4⃣️若参数size为0，该做法属于未定义的行为
申请来的空间只有通过该指针进行操作，其他程序对这块内存空间的访问都视为非法访问。
用法如下：

//申请了一个40个字节大小的连续空间
int* ptr=(int*)malloc(sizeof(int)*10)

free函数原型

void free(void* ptr)

在C语言中free函数用来释放动态分配的内存
用法如下：

//将上面ptr所指向的40个字节大小的连续空间释放
free（ptr）

所谓释放，就是将由内存申请来使用的空间再归还给内存，在其他程序需要申请内存时，ptr所指向的这块空间同样可以被申请走，此时的ptr指针的内容虽然没有改变，但是却指向了一块未申请使用的空间而成为野指针，因此在free掉内存空间后将ptr置为NULL是一个好习惯。
1⃣️free函数不可用来释放不是通过动态开辟的内存，如

int a=10;
int* p=&a;

free(p)//非法操作

以上操作中，由于变量a所在的内存空间是在栈上申请的，而p指向这块空间，因此在free想要释放这块内存空间时，这是未定义的。
2⃣️如果free传入了一个NULL指针，则函数相当于什么都不做。

free和malloc的声明都在stdlib.h或malloc.h中，在使用时要引用相应的头文件

2.calloc

函数原型

void* calloc(size_t num,size_t size);

calloc函数向内存申请num个大小为size的空间，并把每个字节设置为0，并返回一个指向该连续空间的指针，若申请失败则返回NULL；

//向内存申请10个大小为4的（32位）连续空间
int* ptr=(int*)calloc(10,sizeof(int))

其与malloc的唯一区别就是在申请空间的同时将数据初始化为0.
所以如果我们需要对申请的内存进行初始化，则可以使用calloc，但需要注意的是，其只能初始化为0而不能为其他数字。

3.realloc

realloc函数的出现使动态开辟的空间更加灵活。
有时我们会发现申请的空间太小了，有时我们又会觉得申请的空间太大了需要调小，那么可以使用realloc函数。

函数原型

void* reallc(void* ptr, size_t size)

realloc函数可以做到对动态开辟的内存的大小进行调整。
ptr是要调整的地址，size表示需要调整的新大小
1⃣️realloc函数在将原有空间调整到新大小的前提下，还会将原数据空间的数据搬移到新空间中。
2⃣️realloc申请新大小的内存有两种情况

• 情况1:原有空间的之后有足够大的空间
• 情况2:原有空间后空间不足
  情况1中，要扩展空间就在原有空间之后追加相应大小的空间，原有空间的数据不变，情况2中，原有空间之后没足够的空间，则扩展的方法是：在堆上另外找一块合适大小的连续的内存空间。这样，realloc函数返回的地址就是一个新空间的地址，在申请失败时同样会返回一个NULL指针，因此在使用realloc时要格外小心：

int* ptr=(int*)malloc(100);
//ptr=(int*)realloc(ptr，1000); 
//错误用法：因为如果申请失败，realloc返回NULL，原空间就找不到了因此无法释放而造成内存泄漏
int* p=(int*)realloc(ptr,1000);
if(NULL==p)
{
	assert(0);
	return;
}
ptr=p;
free(p);

4. alloca

不是所有动态申请的空间都在堆上，C语言中还有一个动态申请内存函数alloca，函数原型：

void* _cdecl alloca(size_t size);

size是申请分配内存的字节数，返回值为分配到的内存地址。其特点是：

• 其开辟的空间在栈上，当出了其作用域后会由系统自动释放内存，无须像malloc需要free手动释放空间。
• 再者，其开辟的空间与calloc类似，会将空间内的数据初始化为0。
• 可移植性很差，对平台和编译器的依赖性，不推荐使用。