动态内存管理

一、动态内存存在的意义

    在C语言中，我们创建数组的时候，要么对齐进行初始化，要么表明数组的大小，且数组的大小表明的时候，只能用常量(虽然C99标准中允许了这种行为，但是没有流行起来，这样写在VS上面是错误的。)如int arr[] = {1,2,3,4};int arr[10];等，且数组的大小一旦确定是改不了的。数组的大小在一些情况则无法满足程序员的需求(需要的时候，数组太小，不需要的时候，数组太大)。

    为了解决变长数组这个问题，C语言中引入的动态内存的开辟，让程序员去自由的申请，与释放内存。

二、动态内存的介绍 

     

    内存可以主要分为，栈区，堆区，静态区，而我们动态内存开辟的空间则主要存储在堆区。堆区的内存空间一般是由程序员自己申请与释放。

二、动态内存中的四种内存分配函数

1.malloc函数

    其作用是申请内存块，其函数声明是：void *malloc( size_t size );，其参数表示的是要开辟的字节大小。若开辟成功，返回值为指向改连续内存的地址，若开辟失败，则返回NULL，空指针。

    注size=0，malloc的行为未定义，这是取决于编译器的。 下面看例子

动态内存的使用，离不开这三点，申请-使用（包含其内存大小的调整）-释放，首先malloc的返回值为void*,是无参，故需要强制类型转换，其次在使用的时候，为了培养我们良好的代码风格，故需要用一个if语句，来判断是否申请空间失败，而返回的空指针，一般我们会用上strerror函数，与errno的宏定义，这样会打印出我们错在哪里。最后用free函数释放，且要注意将指针变量赋值为NULL，

2.calloc函数

    其作用与malloc函数一样，区别是，calloc函数会将开辟的内存空间初始化为0，而malloc函数负责开辟。其函数声明是：void *calloc( size_t num, size_t size );，第一个参数表示要开辟多少个元素，第二参数表示要开辟的每个元素的大小。返回值如上。

calloc除了比malloc多了初始化为0这一步，其余一样，没什么可补充的。

3.realloc函数

    调整动态开辟的内存大小，其函数声明是：void *realloc( void *memblock, size_t size );，第一个参数表示，要修改的原内存空间的地址，第二参数表示，要修改之后的内存大小。原内存空间后面内存足够，则直接在原空间后面追加空间，若不足，则会在堆区重新开辟一片空间，将原空间的数据拷贝到新空间中，并对之前的内存空间进行销毁，此时返回新的空间的地址。若申请内存空间成功，则返回那片内存空间的地址(或为另开辟的或为旧地址)，申请失败，返回NULL。

我们已知道realloc存在申请空间失败，返回空指针的可能性，那我问你，你们希不希望，申请空间失败了，还返回来空指针，将指向先前内存块的指针变量内容改变了？这样我们就无法再找到之前的内存空间了。所以我们需要创建一个临时变量，来排除其是空指针的情况，然后再将地址赋给，原指针变量。

4.free函数

    专门用来释放动态开辟的空间块，其函数声明是：void free( void *memblock );，其参数表示要释放内存块的地址。

    注意free函数释放内存块之后，其指针仍指向那个内存块的地址。所以我们一般会将其变量赋予NULL。

    free函数释放非动态开辟的空间地址，其free的行为是未被定义的。

    若参数memblock指向的是NULL，则函数free则什么都不做。

三、动态内存中常见的错误

1.对NULL指针进行解引用操作

对空指针解引用，会造成程序崩溃，且很有可能会产生动态内存错误，所以我们应时刻注意排查申请空间失败返回空指针的情况。

2.对动态开辟的空间越界访问

这个意思很明显，比如你就开辟了5个字节的空间，你非得访问第5个字节之后的内存空间，则会非法访问。

3.对非动态开辟的空间使用free函数释放

在讲述free函数的时候，就已告知，free函数是专门用来释放动态开辟的内存空间，你若对非动态开辟的空间进行释放，其行为是未可知的。

4.对动态开辟的部分空间使用free函数释放

5.对同一块内存空间进行多次释放

这里就是多次释放的情况，因为free释放动态内存的时候，不会讲指针变量赋值为NULL，所以为了避免这一错误，每次释放动态内存后，应养成将指针变量赋值为NULL的情况。因为free对NULL参数是不发生作用的

6.内存泄漏 

忘记释放不在使用的内存空间会造成内存泄漏，其危害不容小觑。