动态内存管理四大常用函数--malloc，calloc，realloc，free以及动态内存管理的常见问题

目录

1.malloc

2.free

3.calloc

4.realloc

在动态内存管理中的常见错误

练习：

C/C++中程序内存划分

柔性数组(了解)

动态内存管理的主要函数有malloc，calloc，realloc，free等，这些函数操作的数据都是在堆区上的，我们的内存分为了栈区，堆区，静态区，栈区主要用来存放局部变量和形式参数，堆区主要是用于动态内存开辟，静态区主要存放的是全局变量和static修饰的变量也即静态变量。

1.malloc

其头文件是stdlib.h，格式如下

用于动态开辟内存，malloc会向内存申请一块size字节大小的内存空间，并返回这块空间的地址，不过返回的地址是void*类型的，在使用的时候要根据对应的类型进行强制类型转换。

注：1.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。并可以使用perror("malloc")这一语句。

2.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。

3.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。

4.malloc只是向内存堆区申请一块空间，并不会初始化，如果我们打印，结果就是这样

这些结果就是内存中的一些随机值

2.free

malloc申请的内存空间在程序推出之前是不会还给操作系统的，需要使用free函数释放

free函数的参数就是要释放的那块空间的起始地址，你可能有疑问，要释放空间，只给了这块空间的首地址，那到底释放多大空间呢？这是因为free只能释放动态开辟的空间，且一般与malloc等函数配合使用，如果与malloc配合使用，那么malloc申请了多大空间，free就释放多大空间。

注：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。

3.在使用完free函数之后应该把free置为空指针NULL

因此在动态内存管理中我们写的最多的代码就是free(p);p=NULL;

3.calloc

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。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。

要开辟10个整形的空间，就这样写

4.realloc

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。

ptr是要调整的内存的首地址，这个地址只能是由malloc，calloc，realloc申请的空间的首地址，如果传的ptr是NULL，那么realloc就不知道从哪里开始调整空间，他的作用就是随机申请一块空间，那么此时realloc等价于malloc

size是调整之后的新大小，比如我原来申请了四十个字节，我想要扩展到80个字节，那size的值就是80。

返回值是一个void*类型的地址，这个地址可能是ptr，也可能不是。这是因为在调整已经动态开辟的内存空间大小的时候，可能后面的空间足够，比如我申请了40个字节，我想扩展到80个字节，如果空间足够，直接开辟就完事了，然后返回ptr即可，当然也有可能在扩展的时候后面的空间已经被占用了，此时realloc就是再找一块新的内存空间，这块空间足以放80个字节，然后realloc会申请这块空间并把原来以ptr为首地址的那40个字节的空间中的内容拷贝到新开辟的空间中，然后把原来申请的那40个字节的空间释放掉。此时的返回值就是新开辟的空间的首地址。

如果realloc调整大小失败，会返回空指针NULL，也就是说realloc的返回值有三种情况，第一种是返回原来申请的那块空间的首地址，第二种是返回新开辟的空间的首地址，第三种是返回空指针，如果调整之前那块空间的地址使用一个指针变量p来存放的，那么使用realloc调整之后的地址，还能不能用这个地址存放？如果是前两种情况，当然可以使用p来存放，但是如果返回值是NULL，p就变成了空指针，以前p还维护了一块40个字节大小的空间，现在变成空指针了，就什么也不指向了，而且既然realloc调整失败了，那新的内存也肯定是没有开辟出来，这样就会导致一种情况就是：以前的那40个字节大小的空间，我们找不到了。这就是内存泄漏。为了避免内存泄漏的发生，我们可以这样写

在把realloc的返回值赋给某个指针的时候先判断一下他是不是NULL，如果不是，再赋值。

注：在使用完realloc函数之后，如果调整的空间不用了，也要及时用free函数释放掉

当然realloc也可以减少内存空间，如果是减少内存空间，就非常简单了，返回值一定是原来在堆区申请的那块空间的首地址。

在动态内存管理中的常见错误

第一，我们在使用malloc，calloc，realloc在堆区开辟空间的时候，有可能会开辟失败而返回一个空指针NULL，对他进行解引用是非法的，因此我们在动态内存管理中使用返回的地址之前应该先判断是否为NULL

第二，对动态开辟空间的越界访问。如果我们用malloc开辟了40个字节空间，但是却想访问第41个空间，就会发生错误

第三，对非动态开辟内存使用free释放，程序会直接崩溃报错

第四， 使用free释放一块动态开辟内存的一部分，举个例子

这里在for循环里面p已经被改变了，后面free(p),就只会释放掉部分开辟的内存，程序会崩溃报错。

第五，对同一块内存多次释放或者忘记释放。如果忘记释放，会造成内存泄漏。比如这样一段代码

调用test函数的时候用malloc开辟了一块空间，并用p维护这块空间，但是出了这个函数，p就销毁了，就会导致无法找到这块空间了，这就是内存泄漏，那在调用完test之后的while循环里就再也无法使用这一百个字节的空间了。

练习：

在给GetMemory传参的时候，看起来GetMemory是接受了一个地址，这是否是传址调用呢？当然不是，因为我们传的str本身就是一个指针，然后只是把str的值传给了GetMemory，因此这里采用的传参方式是传值调用，形参是实参的一份临时拷贝，对形参的操作并不会改变实参，因此str还是NULL，后面要把hell world拷贝到NULL指向的空间去，显然不正确，因此这个程序会因为对空指针进行解引用而崩溃，而且这里在GetMemory函数中申请了空间并没有释放掉，出了函数之后p销毁，导致这块内存找不到了，会造成内存泄漏。

这个print的使用其实是正确的，假如我们要打印hello world，写printf("hello world")肯定是正确的吧，那这个"hello world"实际上给printf的就是h的地址，现在我们把h的地址放在一个指针变量str里面，直接printf(str)实际上是一样的。

C/C++中程序内存划分

全局变量和静态变量放在数据段，局部变量放在栈区，常量字符串放在代码段，malloc，calloc，realloc申请的空间放在堆区。

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。4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。

这也就是为什么使用static修饰局部变量之后会使得局部变量的生命周期变长，因为原来的局部变量在栈区上，函数调用结束之后空间被自动释放，被static修饰之后就到静态区上存放了，在程序结束时候由系统自动释放。

柔性数组(了解)

在结构体类型的声明中，如果这个结构体类型的最后一个成员变量是一个数组，且这个成员变量前面至少还有一个成员变量，那么最后面这个数组大小就可以是未知的，如果我们定义成这样

那么这个数组a就是一个柔型数组，如果编译器报错，可以写成

柔型数组的特点

结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。

sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。

实际上要想最后一个元素的大小可变，我们完全可以使用一个指针，并不需要使用柔性数组，因此柔型数组的使用场景并不多。