1. 为什么存在动态内存分配？
与数组相比：
- 数组空间大小是固定的，但是要完成可变内存空间的变化就要用动态内存。
- 数组在声明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。动态内存分配不要指定长度，用的时候分配多少空间。
2. 动态内存库函数
2.1 malloc库函数
void* malloc (size_t size);
作用：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。
2.1.1 注意要点
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。所以在使用时候一定要判断开辟空间返回值是否为空指针。
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。
2.2 free库函数
void free (void* ptr);
作用：用来释放动态开辟的内存。
2.2.1 注意要点
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。
2.2.2 使用
#include <stdlib.h> int main() { int arr[10] = { 0 }; int* ptr = NULL; ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); //判断ptr指针是否为空(一定要做的工作） if (NULL != ptr) { int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(ptr + i) = 0; } } free(ptr); //这里ptr空间被释放，但是这个指针还是被占用，为了后面指针的使用， //把这里返回的指针置为空指针，防止后面使用的指针和这个指针发生冲突 ptr = NULL; return 0; }
2.3 calloc库函数
void* calloc (size_t num, size_t size);
作用：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。（这里的num代表的是元素个数，这里的size代表的是一个元素的大小）
2.3.1 malloc和calloc库函数的区别
上图可以看出calloc库函数开辟空间会初始化，但是malloc不会。另外malloc和calloc库函数函数参数也不同，malloc直接申请空间，calloc设置空间并设置元素大小。
2.4 realloc库函数
void* realloc (void* ptr, size_t size);
作用：灵活调整申请空间的大小
2.4.1 注意要点
1.指向先前用malloc、calloc或realloc分配的内存块的指针。或者，它可以是一个空指针，在这种情况下分配一个新的块(就像调用malloc一样)。size 调整之后新大小。
2.返回值为调整之后的内存起始位置。
3.这个函数调整原内存空间大小的基础上，可能还会将原来内存中的数据移动到 新 的空间。
2.4.2 realloc调整内存空间的的两种请况
2.4.2.1 情况一
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。
2.4.2.2 情况二
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。
2.5 realloc库函数使用
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) return 1; int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } printf("\n"); //增加空间 //注意这里第一个参数必须是动态内存的指针，不能是固定大小数组名 int* ptr = (int*)realloc(p, 80); if (ptr != NULL) { p = ptr; ptr = NULL; } for (i = 10; i < 20; i++) { *(p + i) = i; } for (i = 0; i < 20; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } free(p); p = NULL; return 0; }
3. 常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用
错误代码展示：
#include <stdlib.h> #include <limits.h> int main() { int* p = (int*)malloc(INT_MAX); *p = 10; free(p);//p为空指针，不能对空指针free p = NULL; return 0; }
3.2 对动态开辟空间的越界访问
错误代码展示：
#include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 5); if (p == NULL) { perror("malloc："); } int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { //动态申请的大小是5个整形，这里访问10个，产生越界 *(p + i) = i; } free(p); p = NULL; return 0; }
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
错误代码展示：
#include <stdlib.h> int main() { int a = 10; int* p = &a; free(p);//释放非动态内存 return 0; }
3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
错误代码展示：
#include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdio.h> int main() { int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10); if (p == NULL) { printf("%s\n",strerror(errno)); } else { int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { *p = i; p++;//不是初始位置 } } free(p);//error p = NULL; return 0; }
3.5 对同一块动态内存多次释放
错误代码展示：
#include <stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 5); free(p); free(p);//不能多次释放 p = NULL; return 0; }
3.6 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
错误代码展示：
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() { int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 20); if (p == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); } else { int i = 0; for (i = 0; i < 20; i++) { *(p + i) = i; } } //没有进行释放操作导致内存泄漏 return 0; }
4. 几个经典的笔试题
4.1 实例一
4.1.1 源代码
#include <stdlib.h> void GetMemory(char* p) { p = (char*)malloc(100); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(str); strcpy(str, "hello world"); printf(str); } int main() { Test(); return 0; }
4.1.2 错误分析
4.1.3 错误改进
#include <assert.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> void GetMemory(char** p) { assert(p); *p = (char*)malloc(100); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(&str); strcpy(str, "hello world"); printf(str); free(str); str = NULL; } int main() { Test(); return 0; }
4.2 实例二
4.2.1 源代码
#include <stdio.h> char* GetMemory(void) { char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char* str = NULL; str = GetMemory(); printf(str); } int main() { Test(); return 0; }
4.2.2 错误分析
4.3 实例三
4.3.1 原代码
#include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdio.h> void GetMemory(char** p, int num) { *p = (char*)malloc(num); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello"); printf(str); } int main() { Test(); return 0; }
4.3.2 错误分析
4.3.3 改进
#include <assert.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> void GetMemory(char** p, int num) { *p = (char*)malloc(num); } void Test(void) { char* str = NULL; GetMemory(&str, 100); assert(str); strcpy(str, "hello"); printf(str); free(str); str = NULL; } int main() { Test(); return 0; }
4.4 实例四
4.4.1 源代码
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> void Test(void) { char* str = (char*)malloc(100); strcpy(str, "hello"); free(str); if (str != NULL) { strcpy(str, "world"); printf(str); } } int main() { Test(); return 0; }
4.4.2 错误分析
