【C语言】动态内存管理，详细！！！

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前言

大家好呀，时隔好几天小小樊又来为大家分享C语言学习啦，今天为大家分享一下自己对于动态内存管理的理解！！！

一、为什么存在动态内存分配

对于栈上开辟的空间：

1. 空间开辟大小是固定的。
2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了

这时就需要在堆区矩形动态内存开辟了

二、动态内存开辟函数的介绍

1.malloc

大家先看一下库中对于他的说明：

函数功能：开辟内存块
参数size_t:需要申请的字节数
返回值：申请失败返回空指针，申请成功返回指向申请该空间首地址的指针头文件：stdlib.h
注意：返回指针的类型是void*,这时候需要你把该指针强制类型转化为你想要的类型，这样方便访问，以及解引用，malloc申请来的空间是连续的，但是多次malloc来的是不连续的
malloc的使用

int main()
{
	int*p=(int*) malloc(40);//申请了40个字节，强制转化为int*类型指针
	if (p == NULL)//如果返回空指针的话，申请失败
	{
		perror("malloc:");//打印错误信息
		return 1;//非正常退出
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;//对每一个四个字节大小的元素赋值，这里*（p+i）的本质就是p[i];
		printf("%d", *(p + i));//打印每个元素
	}
	return 0;//程序正常退出


}

2.calloc

大家先看一下库中对于他的说明：

功能：申请一个数组在内存中，并且初始化为0；
参数：size_t num申请数组元素的个数，size_t size每个元素的字节大小
返回值：申请失败返回空指针，申请成功返回指向申请该空间首地址的指针头文件：stdlib.h
calloc函数的使用：

int main()
{
	int i = 0;
	int*p=(int*) calloc(10,sizeof(int));//申请10个元素，每个元素字节大小4
	if (p == NULL)//如果返回空指针的话，申请失败
	{
		perror("calloc:");//打印错误信息
		return 1;//非正常退出
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		
		printf("%d ", *(p + i));//打印初始化的值
	}
	free(p);
	p = NULL;
    return 0;


}

malloc和calloc的区别：
与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0

3.realloc

大家先看一下库中对于他的说明：

功能：内存块的扩容
参数：第一个参数接收要扩容内存块的首地址，扩容后总字节大小（包括原来的字节大小）
头文件：stdlib.h
初始扩容的空间为空，则realloc和malloc的用法一模一样
返回值：扩容后空间的首地址


realloc函数的使用：

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);//申请了40个字节，强制转化为int*类型指针
	if (p == NULL)//如果返回空指针的话，申请失败
	{
		perror("malloc:");//打印错误信息
		return 1;//非正常退出
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)//循环打印扩容前的元素
	{
		*(p + i) = i;
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	int* ptr = (int*)realloc(p, 80);//原空间够用ptr==p,不够用的话ptr存放新地址
	if (ptr != NULL)//扩容成功
	{
		p = ptr;//原空间够用ptr==p,不够用的话ptr存放新地址，重新将新地址给p
	}
	for (int i = 10; i < 20; i++)//扩容后新空间的
	{
		*(p + i) = i;
		printf("%d ", *(p + i));
	}

    free(p);
	p = NULL;
	
	return 0;
}

4.free

大家先看一下库中对于他的说明：

功能：释放内存块
参数：指针接收要释放内存块的首地址
头文件：stdlib.h
返回值：无

注意：
当p所指向的申请的空间释放时，p指针指向随机位置，p变成野指针，所以我们要在释放后将其置为空！！！

如果我们不释放动态内存申请的内存的时候，程序结束，动态申请内存由操作系统自动回收，如果不用free函数释放申请好的空间，就会在程序运行结束前一直存在于堆中，造成内存泄漏

三、动态内存开辟中的常见错误

1.误对NULL进行解引用操作

比如：

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(1000);
	int i = 0;
	if (p ==NULL)
	{
		return 1;
	}
	for (i = 0; i < 250; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

当开辟内存失败时会返回空，这时容易造成此错误。
解决方法：开辟内存后进行判断，如上面代码中的 if 判断

2.对于动态开辟的空间进行了越界访问

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	int i = 0;
	if (p ==NULL)
	{
		return 1;
	}
	for (i = 0; i <=25; i++)//越界访问
	{
		*(p + i) = i;
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

解决方法：人为进行检查是否越界

3.对于非动态开辟的内存进行了free操作

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

4.只free掉动态开辟内存的一部分

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (p == NULL)
	{
		return 1;}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*p = i;
		p++;
    }
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

解决方案：
别改变保存动态开辟空间首地址的指针变量，使用时可以采用中间变量的方法！！！
例如：

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (p == NULL)
	{
		return 1;


	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p+i)= i;
		printf("%d ", *(p + i));
    }
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

5.多次free已经释放的空间内存

int main()
{
	int* p = malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		return 1;
	}
	free(p);
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

四、总结

本次内容到这里就分享完啦，如果大家觉得对自己有帮助的话还请大家点个赞呀，有分享不对的地方还恳请大家指正，谢谢大家的阅读！！！