动态内存分配存在的原因

我们先看两种内存开辟方式

1. int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
2. char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述的开辟空间的方式有两个特点：

1. 空间开辟大小是固定的。

2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。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

C语言提供了一个动态内存开辟的函数：

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。

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。

C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (void* ptr);

free函数用来释放动态开辟的内存。

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。

如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

举个例子

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. //代码1
5.      int num = 0;
6.      scanf("%d", &num);
7.      int arr[num] = {0};
8. //代码2
9.      int* ptr = NULL;
10.      ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
11. if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
12.      {
13.          int i = 0;
14. for(i=0; i<num; i++)
15.          {
16. *(ptr+i) = 0；
17.          }
18.      }
19. free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
20.      ptr = NULL;
21. return 0;
22. }

注意：这里的ptr=NULL是很有必要的，因为当ptr所指向的动态内存被释放后。如果不给ptr进行赋值，ptr就会变成野指针

calloc

C语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

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。

举个例子

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. int main()
4. {
5.  int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
6.  if (NULL != p)
7.  {
8.    //使用空间
9.  }
10.   free(p);
11.   p = NULL;
12.   return 0;
13. }

所以如何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

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。

函数原型如下：

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

返回值为调整之后的内存起始位置。

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。

realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

       情况1：原有空间之后有足够大的空间

       情况2：原有空间之后没有足够大的空间

情况1

当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。

情况2

当是情况2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：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。

注意：找到新空间后。原空间的数据也会一起过来，若是没有找到合适的空间，就会变成一个野指针

由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些

举个例子

1. int main()
2. {
3.  int *ptr = (int*)malloc(100);
4. if(ptr != NULL)
5.  {
6.     //业务处理
7.  }
8. else
9.  {
10.     exit(EXIT_FAILURE);    
11.  }
12.  int*p = NULL;
13.  p = realloc(ptr, 1000);
14. if(p != NULL)
15.  {
16.  ptr = p;
17.  }
18. //业务处理
19. free(ptr);
20. return 0;
21. }

注意：因为扩展不一定会成功，所以在扩展后，一定要进行判断，才能赋给ptr

常见的动态内存错误

 对NULL指针的解引用操作

1. void test()
2. {
3. int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
4.  *p = 20;
5. free(p);
6. }

如果p的值是NULL，就会出现问题