前言
动态内存管理函数是C语言中非常重要的一部分，也是程序员必须掌握的技能之一。本文将介绍动态内存管理函数的基本原理和使用方法，帮助读者更好地理解和应用这些函数。
一、动态内存函数
为什么存在动态内存分配
我们目前所了解的内存开辟方式有：
int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节 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：
- 空间开辟大小是固定的。
- 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。
动态内存函数介绍
malloc和free
C语言提供了一个动态内存开辟的函数，函数原型如下：
void* malloc (size_t size);
这个函数向内存堆区申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针。
说起堆区，这里向大家简单科普一下计算及内存分部（不全）：
- 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。
malloc函数申请的内存空间，当程序退出时才会还给操作系统。程序不退出，动态申请的空间不会还给操作系统。
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。
举个例子：
malloc和free全都包含在stdlib.h头文件中
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(40);//40为字节数 if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n", *(p + i)); } free(p); p=NULL;//p指向的空间被释放后，要将p置为NULL return 0; }
malloc函数的返回类型为void*，所以 malloc函数并不知道开辟空间的类型，这需要使用者根据数据类型自己决定。
那malloc又是如何为p开辟空间的呢？
它们的内存分布关系如下：
这里我们注意p，p是局部变量存放在栈区，p中存放的是在堆区动态开辟的空间地址（连续的空间），通过p来访问开辟的空间。
此外malloc申请到空间后，直接返回这片空间的起始地址，不会初始换空间内容。
calloc
除此之外，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：
int main() { int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (p == NULL) { perror("calloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n", *(p + i)); } free(p); p = NULL; return 0; }
通过调试我们也可以观察到：
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，那为了合理的使用内存，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：
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，同时也会释放掉旧空间。
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，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：原有空间之后没有足够大的空间，原有空间之后没有足够多的空间时，就会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。
举个例子：
int main() { //开辟空间 int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } //初始化为1~10 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { p[i] = i + 1; } //扩容空间 int* ptr =(int*) realloc(p, 80); if (ptr != NULL) { p = ptr; } else { perror("realloc"); return 1; } //输出 for (i = 0; i < 20; i++) { printf("%d ", p[i]); } //释放空间 free(p); p = NULL; return 0; }
在扩容空间时需要注意realloc是否扩容成功，切勿直接将realloc返回值赋给p，这样可能会导致原先空间的数据丢失。
