1.为什么要动态内存分配
计算机的内存，粗略得可以分为栈区、堆区、静态区
我们之前学到的内存开辟是定义一个变量或定义一个数组
int num = 10; int arr[10] = {0};
上述都是在栈区上开辟的空间，这样开辟的空间有两个特点：
1.空间开辟大小是固定的
2.数组在定义时，在VS环境中C99的规定下，必须指定数组长度，并且数组长度必须是常量，不可以是变量
对于空间的需求，如果我们知道要开辟空间的大小，那么可以用上述的开辟方式
但是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，这就需要用动态内存开辟了
2.动态内存函数
C语言中，有一些动态开辟的库函数，这些函数都声明在stdlib.h头文件中
并且这些函数是在内存中的堆区开辟的空间
malloc void* malloc (size_t size); 1
这个函数向内存中申请一块连续可用的空间，并且返回指向这块空间的指针
如果开辟失败，返回一个NULL指针，所以在malloc后要检查返回值
因为函数不知道开辟的空间是什么类型，所以在函数设计时，就设计返回一个void*指针
返回值类型是void*，在使用时由使用者决定，所以要把返回的指针进行强制类型转化成其他类型的指针
如果参数size为0，malloc的行为是C语言中未规定的，取决于编译器
下面我们开辟一个存放int类型的空间
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> int main() { int* arr = NULL; arr = (int*)malloc(40); //检测是否malloc成功 if (arr == NULL) { strerror(errno); return 1; } }
开辟出的是连续的空间，所以与数组类似，我们可以通过下标访问空间
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> int main() { int* arr = NULL; arr = (int*)malloc(40); //检测是否malloc成功 if (arr == NULL) { strerror(errno); return 1; } int i = 0; for(i=0; i<num; i++) { *(arr+i) = 0; //arr[i] = 0;通过下标访问 } }
free
C语言中提供了另一个free函数，专门是用来动态内存的释放和回收
void free (void* ptr);
1
free函数是专门用来释放动态开辟的内存，ptr指向动态开辟的空间。
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。
free掉空间后还要把ptr置为空
int main() { int* arr = NULL; arr = (int*)malloc(40); //检测是否malloc成功 if (arr == NULL) { strerror(errno); return 1; } int i = 0; for(i=0; i<num; i++) { *(arr+i) = 0; //arr[i] = 0;通过下标访问 } free(arr);//释放ptr所指向的动态内存 arr = NULL; return 0; }
calloc
函数原型：
void* calloc (size_t num, size_t size);
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该函数的功能是开辟num个大小为size的元素开辟一块空间
该数会把开辟出的空间每个字节初始化为0
其他与malloc用法相同
int main() { int *p = (int*)calloc(10,sizeof(int)); //检测是否calloc成功 if (arr == NULL) { strerror(errno); return 1; } int i = 0; for(i=0; i<num; i++) { *(arr+i) = 0; //arr[i] = 0;通过下标访问 } free(arr);//释放ptr所指向的动态内存 arr = NULL; return 0; }
realloc
realloc函数使动态内存管理更加灵活
有时我们发现之前申请的动态空间太小了，或者太大了，为了得到合理大小的内存，我们就要用到realloc函数对内存大小进行
函数原型：
void* realloc (void* ptr, size_t size);
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ptr是要调整的内存地址，size是调整后的大小
返回值是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开辟出的新空间不会初始化
要用一个新的指针去接收realloc调整后的地址，因为如果用旧的指针去维护它，如果扩容失败，返回NULL，不但扩容失败了，原空间中的数据也丢失了
realloc调整内存空间有2种情况：
情况一：(原地扩容)原有空间后有足够大的空间进行扩容
要扩展内存就直接在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：(异地扩容)原有空间之后没有足够大的空间进行扩容
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。
原内存空间中的内容也会拷贝到新的空间上
异地扩容后，原内存空间会被自动释放掉
int main() { int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } int* ptr = (int*)realloc(p, 10 * sizeof(int)); if (ptr != NULL) { p = ptr;//realloc成功，就把新地址的值赋给旧地址，还是让旧指针维护这个空间 } //realloc在开辟空间后，不会进行初始化 free(p); p = NULL; return 0; }
3.使用动态内存要注意的几点
对NULL的解引用
void test() { int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4); *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题 free(p); }
对同一块动态内存多次释放
void test() { int *p = (int *)malloc(100); free(p); free(p);//重复释放 }
free非动态开辟的内存
void test() { int a = 10; int *p = &a; free(p);//不可以free掉动态开辟的内存 }
使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test() { int *p = (int *)malloc(100); p++; free(p);//p不再指向动态内存的起始位置 } 1
一个函数中开辟动态空间传到其他函数中，同样需要free
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int* getmem() { int* p = (int*)malloc(40); return p; } int main() { int* arr = getmem(); free(arr);//需要free掉通过函数传来的动态内存 arr = NULL; return 0; }
4.例题
例题1
以下代码有什么错误？
void GetMemory(char *p) { p = (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(str); strcpy(str, "hello world"); printf(str); } 1
11
*1. str传给p，p是str的临时拷贝，有自己独立的空间，在p中进行动态内存开辟，但是str仍为空，strcpy拷贝时，非法访问内存
*
2.在GetMemory中开辟了动态内存，但是并没有free释放掉，所以会内存泄漏
想要解决这个问题，改变指针的指向，就要用到二级指针
void GetMemory(char **p) { *p = (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(&str); strcpy(str, "hello world"); printf(str); }
例题2
char *GetMemory(void) { char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char *str = NULL; str = GetMemory(); printf(str); }
上面的代码也有问题，GetMemory函数中定义了一个字符串，并且返回字符串首字符地址，主函数中用str接收，但是出了GetMemory后，在GetMemory中定义的局部变量会自动销毁，所以str还是一个空指针
像这种问题都叫做返回栈空间地址的问题
