动态内存的定义及使用（附常见错误点）

2023-02-15 133

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简介： 动态内存的定义及使用（附常见错误点）

前言

平时我们在写代码的时候就常常要遇到这样的问题，有段空间的大小是在程序运行的时候才知道其具体的大小。而为了数据的完整往往需要开辟一块巨大的空间供程序使用。这时候，我们便想说有没有一种方法可以恰恰好开辟一个我们需要的空间，不会浪费内存的空间，也能保证程序的完整运行。于是，动态内存便孕育而生。他与我们平时创建的局部变量不同，局部变量是创建在内存的栈区之中，离开了其作用域，这个变量所占的空间就会被内存所回收，而动态内存则创建在内存的堆区，他的作用域就是整个程序，若无外界因素而导致这块动态内存被释放，则直到整个程序结束，这块开辟的内存空间则会一直存在。同时其向内存申请的大小可以根据需要随时调整。

malloc

事不宜迟，这就介绍动态内存的第一个函数。

通过查找资料我们得知， malloc 函数需要传参一个单位是字节、数据类型是size_t的数据，即申请一片大小为 size 字节的空间后由于系统并不知道这片空间是用来管理什么数据，所以他返回void*指针（方便使用者转换）。这是开辟成功的情况，若系统内存不足以开辟如此大的空间，则 malloc 函数便会返回一个空指针，正因如此对于 malloc 的返回值我们必须进行检查，若是对空指针进行解引用操作便会产生错误。同时 malloc 函数的头文件是 <stdlib.h> 所以得先引用其头文件之后才能正常使用这个函数。

如下所示，我们使用 malloc 申请了 40 个字节的空间并用转换成整型指针进行管理。不禁就想看看这个函数开辟的空间究竟是怎么样的。

进入调试后，找到 ptr 所指向的空间，我们便可以看到向内存申请的 40 个字节的空间，这时候我们便注意到这些空间里面都存放着 cd 即 malloc 不会对申请的这片空间进行初始化，若要初始化这篇空间，只需要使用memset或是用循环遍历一遍就能完成。

calloc

这个函数跟 malloc 相似一样是在内存之中开辟动态内存，与之不同的是 calloc 所要传的参数比 malloc 多一个，即开辟 num 个 size 大小的空间供程序员使用，同时，若开辟成功则返回开辟空间的 void* 类型的首地址，否则返回空指针，因此也需要对其返回值进行检查。

同样，我们用 calloc 开辟十个 int 类型大小的空间（一样是40），并观察整个开辟的空间。我们可以看到，空间内存中都是0，即calloc对所开辟的空间会将其初始化成0，避免发生意外的错误，规避风险。

free

我们知道，动态内存开辟出来的空间的作用域非常地宽广，为了避免内存浪费而造成内存的泄露，保证程序运行的速度始终在线。正所谓：“有借有还，再借不难。”所以通过 free 函数对开辟后不再使用的空间进行回收和释放。

free函数接收一个指针，将其释放并没有返回值。值得一提的是所传输的地址必须是申请空间的首地址，这样才能正常运行，因此建议不对原指针进行直接运算，而是用间接的方法来访问整个空间。同时，一个 malloc 或 calloc 对应一个 free ，保证不使用就释放。

这时候我们发现，ptr 还是存有某个位置的地址，但那个地址我们并没有使用的权力，即为野指针，若对其解引用操作就会导致错误的产生。所以我们还需要对这个指针进行制空的处理。

这样就可以保证 ptr 接下来不会对程序造成影响。这样处理过后才真正地完成动态内存的善后工作，一定要做到有申请就有释放，保证程序的正常运行而不会造成内存泄漏。

值得提一嘴的是，如果让 free 去释放一个定义的变量，那结果将取决于编译器，不同的编译器会有不同的结果。若释放一个空指针，free 则什么事都不会做。

realloc

讲到这里，可能有人想问了，不是动态内存吗？动呢？，前面那些定义下来好像也不会动吧。

别着急，这不就来了吗。

realloc 这个函数就负责动态内存的动，可以对动态内存的空间的大小进行修改。需要输入一个动态内存的地址，后面的参数为修改后这片空间所占的单位是字节的大小(切记不是增加或减小的大小）。并且返回一个void*指针或空指针所以也必须对返回值检查，若创建失败没有检查就将原指针置换成空指针，就连原来空间的使用权也丧失了，如此便得不偿失了。