动态内存管理（C语言）

无奋斗不青春！

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✅动态内存分配

动态内存的定义

在c语言中，编写程序有时不能确定数组应该定义为多大，因此这时在程序运行时要根据需要从系统中动态多地获得内存空间。所谓动态内存分配，就是指在程序执行的过程中动态地分配或者回收存储空间的分配内存的方法。动态内存分配不像数组等静态内存分配方法那样需要预先分配存储空间，而是由系统根据程序的需要即时分配，且分配的大小就是程序要求的大小。

为什么存在动态内存分配

我们在平时经常以固定的思维来思考问题，这样也就会伴随在我们写代码上，比如：我们在栈上创建空间：

int main()
{
	int a[] = {1,2,3,4};
	int b[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
}

此时我们我们只知道b数组的空间是10个，而a数组的空间我们没有定义也并不知道，当然有的人就会在这里死缠不放，说这个a里面不是有4个吗，当然这里a确实是有4个，你能够数出来那是因为它这里是有限个数据，我想说如果是无数个数据呢，所以在这里我只是举个例子而已。

我们在初学下建立数组我们都会给它加上一个确定的空间大小，而等到后期熟练了，我们更常用的就是建议a数组这样的情况，因为在实际情况中我们并不知道实际数据所占空间的大小，故才会存在不给数组定空间大小的情况。而这种情况就是我们今天提到的动态空间分配的情况。

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。 这时候就只能试试动态存开辟了。

✅动态内存函数的介绍

malloc和free、calloc、realloc

malloc

void* malloc (size_t size);

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、如果参数 size 为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

这个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。

free

void free (void* ptr);

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。

这个就是C语言中专门是用来做动态内存的释放和回收的。

free函数用来释放动态开辟的内存。

malloc 和 free 的实际用法：

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

int main()
{
	int *cur = (int *)malloc(sizeof(int)) ;
	if(cur == NULL)
	{
		perror("malloc  faild");
		exit(-1);
	}
	free(cur);
	cur = NULL;
	return 0;
}

calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

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。

如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。

realloc

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

1、ptr 是要调整的内存地址 2、size 调整之后新大小 3、返回值为调整之后的内存起始位置。 4、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。 5、realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

第一种：原有的空间足够大。
第二种：原有空间没有那么大不满足下一次空间的开辟。

针对realloc开辟空间的第二种情况，那就需要扩容了。这个扩容就需要在堆上进行空间扩充，扩充的方法是：在堆空间上另找一个合适大小
的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
看下面的例子：

int main()
{
	int *cur = (int*)malloc(sizeof(int));
	if(cur == NULL)
	{
		perror("malloc faild");
		exit(-1);
	}
	
	//如果此时cur的空间不足，然后进行扩容。
	cur = (int*)realloc(cur, 100);
	int *p = NULL ;
	P = (int*)realloc(cur,100);
	if(p!=NULL)
	{
		cur = p;
	}
	free(cur);//只要是动态开辟的空间，最后使用结束后都要进行释放。
	return 0;

realloc和malloc、calloc的最大一个区别就是，realloc开辟的空间都会进行初始化为0，而malloc和calloc只是开辟空间。所以这也就是我们在扩容的时候都会用到realloc函数，而它两就主要用来开辟空间，常用的也就是malloc。

✅常见的动态内存错误

对NULL指针的解引用操作

int main()
{
	//错误版
	int *cur = (int*)malloc(sizeof(int));
	*cur = 1;
	//如果cur为空就会发生错误,此时需要对cur是否为空进行判断
	
	//正确版
	int *cur = (int*)malloc(sizeof(int));
	if(cur == NULL)
	{
		perror("malloc faild");
		exit(-1);
	}
	*cur = 1;//此时就是对的；
	return 0;
}

对动态开辟空间的越界访问

int main()
{
	int i = 0;
	int *cur = (int*)malloc(10*sizeof(int));
	//这里乘于10是开辟10个空间
	
	if(cur == NULL)
	{
		perror("malloc faild");
		exit(-1);
	}
	for(i = 0; i <= 10; i++)
	{
		*(cur+i);
		//此时当i=10的时候就会越界访问，也就是i最大就是9，而不是10
	}
	free(cur);
	return 0;
}

对非动态开辟的空间使用free函数

int main()
{
	int a = 10 ;
	int *cur = &a;
	free(cur);//由于cur指针使用的空间不是动态开辟的空间所以这里使用free是会报错
	return 0;
}

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

int main()
{
	int *cur = (int*)malloc(sizeof(int));
	{
		perror("malloc faild");
		exit(-1);
	}
	cur++;
	free(cur);//此时cur指针并不是头指针了，已经移动过，所以释放的空间并不是全部，还有空间没释放掉
	return 0;
}

对同一块动态内存多次释放

int main()
{
	int *cur = (int*)malloc(sizeof(int));
	{
		perror("malloc faild");
		exit(-1);
	}
	free(cur);
	free(cur);//前面已经释放过，再次释放属于错误操作
	return 0;
}

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

int main()
{
	int *cur = (int*)malloc(sizeof(int));
	{
		perror("malloc faild");
		exit(-1);
	}
	*p = 10 ;
	return 0;//还没释放动态开辟的空间，函数就结束，此时会有内存泄漏的风险
}

忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放 。

本次的知识点就写在这就结束了，如果有些地方出现错误，请大家多多指正，我们一起进步，相互学习。谢谢！谢谢！！谢谢！！！