图解动态内存管理

动态内存管理

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1.采用动态内存分配的原因

以前进行内存开辟的方法：

int val=0;//在栈空间上开辟4个字节
char arr[10]={0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

上述的开辟空间的方式有两个特点：

1. 空间开辟大小是固定的
2. 数组在声明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配

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， 那数组在编译时开辟空间的方式就不能满足了。 这时候就只能试试动态内存开辟了

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2.动态内存函数—malloc、free、calloc、realloc

malloc函数：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---原型:void* malloc (size_t size);

malloc的理解：动态的分配size个长度的连续内存空间，开辟成功返回指针，失败返回NULL

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，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查

3.返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己 来决定

4.返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己 来决定

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free函数：用来释放动态开辟的内存---原型：void free (void* ptr);

free的理解：释放指针指向的动态开辟内存，没有释放指针

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

2.如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做

核心问题：为什么free指针后一定要置NULL?

释放的是指针指向的内存，指针并没有释放，只有程序结束才会销毁指针变量，释放free内存后，指针还指向这块内存，但里面的内容变了，成为了垃圾信息，因此需要在释放指针后将指针置NULL，否则使用指针就是使用野指针

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include 
#include//动态内存开辟函数的头文件
#include
#include
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (NULL == p)
	{
		printf("错误信息内容：%s\n", strerror(errno));//strerror string.h里，errno errno.h里
        //strerror函数将errnum（它通常就说errno值）映射为一个出错信息字符串，并返回此字符串的指针
        //errno是全局变量，存放错误码编号
		return 0;
	}
	else
	{
		printf("动态内存开辟成功\n");
	}
	free(p);//只释放p指针下的内存空间内容，不释放p指针
	p = NULL;//必须置为NULL，否则下次使用p指针就是使用野指针
	return 0;
}

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calloc函数：calloc 函数也用来动态内存分配---原型：void* calloc (size_t num, size_t size);

calloc的理解：动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间，并将每一个字节都初始化为 0

1.函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0

2.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

#include 
#include 
int main()
{
 	int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
 	if(NULL != p)
 	{
 		//使用空间
  	}
 	free(p);
 	p = NULL;
 	return 0;
}

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realloc函数：调整动态内存空间大小---原型：void* realloc (void* ptr，size_t size);

realloc的理解：会对内存的大小做灵活的调整

1.ptr 是要调整的内存地址，size 调整之后新大小

2.返回值为调整之后的内存起始位置

3.这个函数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动到新的空间

realloc在调整空间存在两种情况：

1. 情况一：原来空间之后有足够大的空间或者缩小空间—返回原内存空间地址
2. 情况二：原来空间之后没有足够大的空间—返回新内存空间地址

#include 
int main()
{
 	int *ptr = (int*)malloc(100);
 	if(ptr != NULL)
 	{
     	//业务处理
 	}
 	else
 	{
     	exit(EXIT_FAILURE);    
 	}
 	//扩展容量
 	//代码1
 	ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);
 
 	//代码2
 	int*p = NULL;
 	p = realloc(ptr, 1000);
 	if(p != NULL)
 	{
 		ptr = p;
 	}
 	//业务处理
 	free(ptr);
 	return 0;
}

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3.常见动态内存错误

常见的动态内存错误分为：

1. 对NULL指针的解引用操作
2. 对动态开辟空间的越界访问
3. 对非动态开辟内存使用free释放
4. 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
5. 对同一块动态内存多次释放
6. 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

1.错误：对NULL指针的解引用操作
void test()
{
 	int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
 	*p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
	free(p);
}

2.错误：对动态开辟空间的越界访问
void test()
{
     int i = 0;
     int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
     if(NULL == p)
     {
     exit(EXIT_FAILURE);
     }
     for(i=0; i<=10; i++)
     {
     *(p+i) = i;//当i是10的时候越界访问
     }
     free(p);
}

3.错误：对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{
     int a = 10;
     int *p = &a;
     free(p);//报错
}    

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test()
{
     int *p = (int *)malloc(100);
     p++;
     free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}

5.对同一块动态内存多次释放
void test()
{
 int *p = (int *)malloc(100);
 free(p);
 free(p);//重复释放
}

6.动态开辟内存忘记释放(内存泄漏)
void test()
{
     int *p = (int *)malloc(100);
     if(NULL != p)
 	{
 		*p = 20;
 	}
}
int main()
{
 	test();
 	while(1);
    //动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放
}