动态内存管理（让内存管理更加灵活）

概述

我们平时在内存中开辟空间的方式有：

	int a = 10;//在栈空间上开辟四个字节
	int arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

用以上方式开辟内存空间，大小是固定不能改变的，数组在声明时，必须指定数组的长度。
但是有时候我们并不知道程序需要的多大的空间，只有在程序运行的时候才知道，所以传统的开辟方式就无法满足我们的需要了，这是就需要使用动态内存开辟了。

因为动态内存管理允许程序在运行时创建和释放内存，这给程序带来了很大的灵活性。

一、动态内存开辟

想要使用动态内存开辟空间，就需要学习 内存界鼎鼎有名的“草原三剑客” malloc()、realloc()、calloc(),它们仅靠单枪匹马，就能在内存中开辟一片新天地！

malloc()、realloc()、calloc()函数是用于在堆上分配指定字节数的内存空间。

C/C++程序内存分配的几个区域：

1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结
   束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是
   分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返
   回地址等。
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分
   配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）:存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

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malloc 函数

void* malloc (size_t size);

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。

• 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
• 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。

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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calloc 函数

void* calloc (size_t num, size_t size);

• 用于存放的元素个数
• 每个元素的大小

calloc函数的功能也是开辟指定大小的内存空间，如果开辟成功就返回该空间的首地址，如果开辟失败就返回一个NULL。但calloc函数传参时需要传入两个参数（开辟的内存用于存放的元素个数和每个元素的大小）。并且会把空间的每个字节初始化为0。

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。

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realloc 函数

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

• ptr 是要调整的内存地址
• size 调整之后新大小

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时候内存，我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

realloc开辟空间可能会遇到一些情况：

情况一：

• 后面空间足够，realloc 函数会直接在原有地址后面追加空间，并返回该内存的首地址。

情况二：

• 要扩展的地址后面空间不足，则realloc函数会重新寻找过一块大小合适的地址，将原内存的数据拷贝到新内存中，并返回新内存的地址。

二、动态内存释放

	free (ptr);//ptr为要释放的内存的首地址
	ptr = NULL;

函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的。

如果在使用完动态内存后忘记将其空间释放，便会造成内存泄漏的问题：

• 内存泄漏（MemoryLeak）是指程序中已动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或无法释放，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。
• 内存泄漏缺陷具有隐蔽性、积累性的特征，比其他内存非法访问错误更难检测。因为内存泄漏的产生原因是内存块未被释放，属于遗漏型缺陷而不是过错型缺陷。此外，内存泄漏通常不会直接产生可观察的错误症状，而是逐渐积累，降低系统整体性能，极端的情况下可能使系统崩溃。

如果在使用完动态内存后忘记将指针置空，便会造成野指针问题：

• 在释放代码块后，必须将该代码块的首地址改为NULL，否则该指针将变为野指针，我们都知道，野指针非常危险。
• 如果传入free函数的为空指针（NULL），则free函数什么也不做。

三、动态内存可能会犯的错误

1. 对NULL指针进行解引用操作。
   出现这种错误是因为，动态内存函数开辟内存空间，成功则返回开辟空间的首地址，失败则返回NULL。
   如果返回值为NULL指针，再对其进行解引用等其它操作，就会出现问题，因此要判断内存是否开辟成功。

2. 对动态开辟空间的越界访问
   越界访问肯定是很危险的，就好比别人在宾馆开了一间房，然后这一把钥匙可以开你房间的门，是不是很恐怖。

3. 对非动态开辟内存使用free释放
   free是一个很专一的函数，只对malloc、calloc、realloc函数开辟的动态内存感兴趣。
   强扭的瓜不甜

4. 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
   如果开辟了一块内存，让指针p指向这块内存，p是指向内存的首地址，如果让p++指向内存的第二个指针，之后再free释放内存空间
   则这样是无法完全把内存释放的，也是会出现内存泄漏。

5. 对同一块动态内存多吃释放
   对同一块动态内存空间只能释放一次。避免这个问题的出现也很简单，我们只要记住在第一次释放完空间后立即将该指针置为NULL即可，因为当传入free函数的指针为NULL指针时，free函数什么也不做（也就不会出现对同一内存多次释放的问题）。

6. 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
   内存的泄漏危害上文也已经说过，我们永远要记住，malloc、calloc、realloc和free是成双成对出现的，不要漏掉free。