c语言进阶-动态内存管理

 重点学习内容

动态内存管理四大函数

 Malloc 内存申请函数

返回值是无类型的指针，指向分配的内存的首地址。申请失败会返回空指针。

malloc返回值是void*类型，使用时需要强制转换成所需类型。

malloc和free匹配使用，但是如果不free释放内存，内存也会在程序运行结束后自动释放。

但是程序如果是不停止的运行的话，则最好使用free搭配来释放内存。

搭配free使用的方式：

 释放空间使用free（p）；p=null；

因为p指针释放内存后，所指向空间使用权交还给系统，但是原来p指针变量内存储的指向的空间的地址还存在p当中，此时p解引用还是可以访问所指向空间，成为野指针。所以最好在free后给p赋空值。

free释放的内存必须是动态内存分配的内存。

calloc 开辟空间并初始化函数

按照元素个数和大小开辟空间。返回值也是void*  指向开辟好的空间的起始地址。

返回之前会提前把开辟的空间初始化位0，然后再返回。

malloc和calloc的区别就是返回之前是否有初始化开辟的空间。

realloc 动态内存调整函数

当动态分配的内存不够或者过多时，用此函数调整。

内存调整的两种情况：

 当追加的连续字节已被占用，则此函数会在堆中找空闲内存，重新分配所需的内存，把原分配内存的内容拷贝到新地址，然后返回新的地址。旧空间不用手动释放，会自动释放。

直接在后面追加内存，并由原地址继续管理。

频繁的malloc会带来效率的下降，因为开辟的空间之间会产生内存碎片，内存碎片未被利用就会浪费，内存利用率下降。并且每一次开辟和释放都需要消耗系统资源。

代码实现扩容的正确方式

为了防止扩容失败后空指针覆盖原指针，所以用新的指针接收realloc的返回值， 并判断是否是空指针，在进行赋值。

realloc当做malloc使用的方式：

内存池概念：

一次性申请一块相对较大的空间，程序自己来维护和使用。

常见的动态内存错误

 避免空指针解引用的解决办法

 使用内存开辟函数，一定需要对返回值进行检测是否为空指针。

对非动态开辟空间进行free也是错误的

使用free释放一块动态开辟内存的一部分也是错误的

使用free释放动态内存开辟的空间，必须是开辟的空间的首地址，如果一旦指向首地址的指针变量发生变化，free则会编译报错。

对同一块动态开辟的内存进行多次释放也是错误的

解决方法可以是在第一次free后，把p指针赋为空指针，避免成为野指针和二次释放报错。

动态开辟内存后，没有释放内存，产生内存泄露风险。

不用又不释放则会内存泄露。

 

实例：

 函数内创建的形参，函数结束后会释放。str仍是空指针。

柔性数组（一个重点技巧）

 举例：

 柔型数组的特点

 包含柔性数组的结构体，创建变量时不能直接创建，直接创建会忽略掉柔型数组成员。

创建方法含柔性数组的结构体变量 的方法： 

两次malloc手动实现柔型数组的实例：

 

直接创建柔性数组的优势：

柔性数组可以解决在堆中创建带数组的结构体需要两次malloc的问题。减少开辟次数，产生较少内存碎片，提高访问速度。

补充：变长数组概念

变长数组是在c99标准才支持边长数组，并且边长数组并不意味着长度可变，而是数组长度支持使用变量来表示。