c语言/c++动态内存开辟详解以及差别
目录
1.前言
1.1内存分布
1.2动态内存的分配
2.四个重要的内存函数
2.1malloc和free
2.2calloc
2.3realloc
3.常见错误
3.1对NULL指针进行解引用操作
3.2对动态开辟内存的越界访问
3.3使用free释放非动态开辟的空间
3.4使用free释放了动态开辟内存的一部分
3.5对同一块动态内存开辟的空间多次释放·
3.6动态开辟的空间忘记释放，造成内存泄漏
4.参考
5.与c++的差别（malloc/free和new/delete的异同点）
1.前言
1.1内存分布
c语言中内存大致可以分为六个区域，自上而下：内核空间，栈区，内存映射区，堆区，数据段，代码段
例：
int c = 1;//储存在数据段
void Test() {
static int a = 1;//储存在数据段
int b = 1;//储存在栈里
int num[10] = { 1,2,3,4 };//储存在栈里；sizeof(num) = 40
char char1[] = "abcd";//char1和char1*都储存在栈里；sizeof(char1)=5，strlen(char1) = 4
char* pchar2 = "abcd";//pchar2在栈里，*pchar在数据段里
int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);//ptr1储存在栈里，*ptr1在堆里
//解释上面的代码含义以及为什么需要用free释放：malloc等空间申请都是在堆上进行申请的，所以必须由free来进行释放。对应常见错误3.6（因为对堆上的空间由程序员自己来管理）
int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
free(ptr1);
free(ptr3);
}1.2动态内存的分配
对于下列代码，申请的空间是固定的
int num=10; //向内存申请4个字节
int arr[10]={0}; //向内存申请40个字节上述的开辟的空间的方式的特点：
1，空间开辟的大小是固定的
2，数组在申明时必须指定数组的长度，他所需要的内存在编译时分配。
其问题所在之处：对于数组arr[10]，已经申请了40个字节的空间，如果部分没有使用就会造成浪费，或者不够，因此动态内存的分配很重要。
2.四个重要的内存函数
2.1malloc和free
c语言提供了一个动态内存开辟的函数：void* malloc (size_t size);（此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。
#void是空类型，void*是空类型指针，又叫万能指针，就是该指针能接收任意类型的指针，可以指向任何类型对象，所以不能对空类型指针进行解引用，必须强制类型转换成相应的指针类型，才能进行解引用操作。空类型指针不能进行解引用操作；不能进行±整数运算。同时在c语言里，空指针NULL指的是地址为0的那块空间，故对NULL是不能进行解引用操作的（对应错误类型3.1）
- size_t是指无符号的整型
- size是指大小，单位为字节
- 如果开辟成功，则返回申请的空间的起始地址；如果开辟失败，则返回一个NULL指针，故malloc的返回值一定要检查
- 返回值类型是void，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体由使用者自己决定，
- 如果参数size为0，malloc的行为的标准是未定义的，取决于编译器。
c语言还提供了另一个函数free，专门用来做动态内存的释放与回收，void free(void* ptr);（用来释放动态开辟的内存）
- free的功能不是把开辟的空间清除了，也不是把指针清空了，而是取消了指针和所对应内存的指向关系。
- 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
- 如果参数ptr是NULL函数，则函数什么事也不做。
malloc与free都声明在stdlib.h头文件中。
例：
int main()
{
int arr[10] = { 0 }; //向内存申请了10*4=40个字节的空间
void* p = malloc(50); //50字节
}分析：在上面的void* p = malloc(50); 中，向内存空间申请了50个字节的空间，malloc会返回一个地址，将这个地址存入void*的指针里面去。
特别的，如果要将malloc开辟的40个空间里面放入10个整形，需要强制类型转换；需要将malloc开辟的void*类型的指针强制类型转换为：int *类型的指针。
int* p = (int*)malloc(50);为什么必须释放开辟的动态内存空间：malloc是一个函数，表明了堆空间说在程序运行起来之后，再在系统上申请的，空间只申请不释放，会造成内存泄露。
2.2calloc
c语言提供了一个函数叫calloc（用来动态内存开辟）void* calloc(size_t num,size_t size);
函数功能：为num个大小为size的元素开辟一块空间，并把空间的每个字节都初始化为0.
与malloc的区别：malloc没初始化，效率高；calloc做了初始化，效率低
2.3realloc
- realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活
- realloc可以做到对动态开辟的内存大小的调整
void* realloc(void* ptr,size_t size)；
ptr是要调整的内存地址；size是调整之后的新大小；返回值为调整之后的内存起始地址；
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到新的空间；
realloc在调整内存空间存在两种情况：
1，原有空间之后有足够大的空间
2，原有空间之后没有足够大的空间
3.常见错误
3.1对NULL指针进行解引用操作
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
*p = 0;// 万一malloc失败了，p就被赋值为NULL
free(p);
p = NULL;
return 0;
}解决方法：在申请空间后对p进行判断
if（p==NULL)
return 1;
3.2对动态开辟内存的越界访问
#include
int main()
{
int *p = (int*)malloc(10*sizeof(int));//申请10个int空间大小
if(p==NULL)
return 1;
int i=0;
// 越界访问
for(i=0;i<40;i++)
{
*(p+i)=i;
}
}
3.3使用free释放非动态开辟的空间
int main()
{
int arr[10]={0}//存于栈区
int *p=arr;
free(p);//使用free释放了数组申请的空间
p=NULL;
return 0;
}3.4使用free释放了动态开辟内存的一部分
int main()
{
int* p=(int*)malloc(10*sizeof(int));
if(p==NULL)
return 1;
int i=0;
for(i=0;i<5;i++)
{
*p++ = i;
}
free(p);
p=NULL;
return 0;
}
由于不当操作使得原本指向动态内存空间的p的指向发生改变，不能读取到完整的空间，如果使用free就会造成错误
注：p指向开辟内存的首地址，而在循环赋值中，p只对其中5个int大小进行了赋值，而后就对该空间释放。除此之外p受++运算符不断向后移动，使得p的初始位置改变，这很容易导致内存泄漏。
3.5对同一块动态内存开辟的空间多次释放·
int main()
{
int* p=(int*)malloc(100);
//使用
//释放
free(p);
p=NULL;
//释放
free(p);
return 0;
}
由于记忆问题导致在对一块动态内存空间释放后再次释放，造成错误
3.6动态开辟的空间忘记释放，造成内存泄漏
由于不断申请动态内存空间而忘记回收，造成每隔一段时间内存满了程序卡死，就是内存泄漏
解决方法：在该指向这块空间的指针的生命周期结束前使用free函数释放
4.参考
C/C++动态内存开辟详解（含常见错误以及经典面试题）_利刃Cc的博客-CSDN博客_c++开辟内存
内存管理---malloc/free和new/delete的区别_Exy-的博客-CSDN博客_malloc/free和new/delete的区别
5.与c++的差别（malloc/free和new/delete的异同点）
malloc/free和new/delete的共同点是：
都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。
malloc/free和new/delete不同点是：
- malloc和free是函数，new和delete是操作符
- malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
- malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可
- malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
- malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需要捕获异常
- 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new在申请空间 后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理