为什么存在动态内存开辟

 我们已经掌握的内存开辟方式有：

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内存开辟了。

动态内存函数的介绍

1.malloc和free

 malloc是C语言提供的一个动态内存开辟的函数，函数原型如下：

void* malloc (size_t size);

malloc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。对于malloc函数，我们需要注意一下几点：

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，专门用来释放和回收动态开辟的内存，函数原型如下：

void free (void* ptr);

 对于free函数，我们需要注意一下几点：

• 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函数释放动态开辟的空间后，一定要将指向该空间的指针置为空指针NULL。

注意：malloc和free函数的声明都是在stdlib. h头文件中。

代码示例：

//动态内存开辟
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  //假设开辟10个整型的空间
  //int arr[10];//栈区
  //动态内存开辟
  int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//void*
  //使用这些空间的时候
  if (p == NULL)
  {
    //strerror将错误码转化成错误信息
    perror("main");//打印错误信息 main:×××××× 例如：开辟失败空间不足
    return 0;
  }
  //使用
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    *(p + i) = i;
  }
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", p[i]);//p[i]<==>*(p+i)
  }
  //回收空间
  free(p);
  p = NULL;//自己动手把p置为空指针
  return 0;
}

上面的代码有两个需要注意的点：第一，申请动态内存后，一定要判断指向该空间的指针是否为空指针NULL。因为当动态内存开辟失败的时候，malloc函数会返回空指针NULL。第二，用free函数释放和回收动态开辟的内存后，一定要将指向该空间的指针置为空指针NULL。因为该指针还记住这块空间的地址，如果你对指针解引用操作的话，就会造成野指针的问题了。

 知道这个之后，我们再来看一段代码。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  int a = 10;
  int* p = &a;
  free(p);//err
  return 0;
}

 注意：上面的代码是一个错误的代码，原因就是free函数用于释放不是动态开辟的内存。我们写代码的时候一定要注意，free函数只能用于释放和回收动态开辟的内存，否则程序将会崩溃！！！

2.calloc

 除了malloc函数，C语言还提供了一个函数calloc，calloc函数也能用来动态内存开辟。函数原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

 对于calloc函数，我们需要注意一下几点：

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malloc函数的区别在calloc函数的参数有两个，而malloc函数的参数只有一个；还有就是calloc函数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。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));
  if (p == NULL)
  {
    perror("main");
    return 1;
  }
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    *(p + i) = i;
  }
  free(p);
  p = NULL;
  return 0;
}

所以，如果我们对申请的内存空间的内容需要初始化，那么使用calloc函数就可以很方便地完成任务。

3.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。而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);

 对于realloc函数，我们需要注意一下几点：

ptr是要调整的内存地址。

size为调整之后新大小。

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。

 由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些 。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));
  if (p == NULL)
  {
    perror("main");
    return 1;
  }
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    *(p + i) = i;
  }
    //这里需要p指向的空间更大，需要20个int的空间
  //relloc调整空间
  int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));//防止p被置为空指针
  if (ptr != NULL)
  {
    p = ptr;
  }
  for (i = 10; i < 20; i++)
  {
    *(p + i) = i;
  }
  //改变申请空间的大小，观察p的地址是否会变
  free(p);
  p = NULL;
  return 0;
}

情况二代码示例：

 还有一个需要注意的是，realloc函数还可以充当malloc函数来使用。

1. int* p = (int*)realloc(NULL, 10 * sizeof(int));
2. <= = > int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

 相信大家现在已经了解realloc函数了，接下来向大家介绍常见的动态内存错误。