C语言程序设计——动态内存管理

一、动态内存函数介绍

1. malloc

C语言提供了动态内存开辟函数：

void* malloc(size_t size);

        这个函数用于向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针：

（1）如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针；

（2）如果开辟失败，则返回NULL指针；

（3）返回值类型是void*：malloc并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由使用者自己来决定；

（4）如果size参数为0，这种行为标志未定义，取决于编译器。

2. free

C语言提供了专门用来做动态内存的释放和回收的函数：

void free(void* ptr);

（1）如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么free函数的行为是未定义的；

（2）如果参数ptr是NULL指针，则free函数什么都不做。

3. calloc

C语言还提供了一个动态内存分配函数calloc：

void* calloc(size_t num, size_t size);

（1）函数功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并把这块空间每个字节初始化为0；

（2）与malloc的区别在于，calloc会在返回地址之前将申请的空间的每个字节初始化为0。

4. realloc

realloc函数可用做到对动态开辟内存大小的调整：

void* realloc(void* ptr, size_t size);

（1）ptr是要调整的内存地址；

（2）size是调整后的新大小；

（3）返回值为调整之后的内存起始地址；

（4）realloc在调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移到新空间中；

（5）realloc在调整内存空间时存在两种情况：

①原有空间之后有足够大的空间

        此时要扩展内存就会直接在原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生改变，返回原空间的地址。

②原有空间之后没有足够大的空间

        先在堆上找一个大小合适的连续空间，将原空间中的数据拷贝到新空间中，再释放旧空间，返回新空间的首地址。

注意：

（1）realloc函数申请失败时，返回值也是NULL。

（2）realloc函数第一个参数如果传入NULL，则其功能等价于malloc。

二、常见动态内存错误

1. 对NULL指针解引用

        动态内存可能开辟失败，返回的是NULL指针，如果没有进行合理判断直接使用，就可能造成NULL指针解引用问题。

2. 越界访问

        没有正确控制访问范围，导致对动态开辟空间越界访问。

3. 对非动态开辟内存free

        free函数只能用于释放动态开辟的内存空间。

4. 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

int* p = (int*)malloc(40);
++p;
free(p);

5. 对同一块动态内存多次释放

int* p = (int*)malloc(40);
free(p);
free(p);

        第一次释放后，p变为野指针，重复释放导致程序报错。

6. 内存泄漏

        由于疏忽或错误，导致动态开辟的内存空间没有被释放，导致内存泄漏。