本章重点:

介绍malloc ，calloc ， realloc 等动态内存分配函数的使用方法与常见的动态内存错误，与讲解几道动态内存分配的笔试题

1. 为什么存在动态内存分配

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

以上的内存开辟空间都是在栈上开辟的，而栈区的空间有以下几个特点：

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。
3. 栈区由编译器自动分配释放，由操作系统自动管理，无须手动管理。
4. 栈区上的内容只在函数范围内存在，当函数运行结束，这些内容也会自动被销毁。
5. 栈区上的地址是由高到底的

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。这时候就存在动态内存开辟了。

补充：

1. 动态内存分配的空间是在堆区上开辟的
2. 栈区上放的是局部变量和函数的形式参数等
3. 静态区上放的是全局变量与静态变量（static）
   

2. 动态内存函数

malloc 和 free

malloc和free是成双成对出现的

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

C语言提供了一个动态内存开辟的函数

void* malloc (size_t size);（size_t无符号整形）

malloc 使用方法与注意事项:

• malloc这个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。
• 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。
• 如果没有free回收空间，系统会到最后自动回收，但是中间如果有大量程序要执行，这一

块空间就一直占用着，（千万不要这样处理）不释放会产生内存碎片，小型程序可以不关注，但是在中大型程序上影响极其深刻

注意：申请的空间刚开始都放的是随机值，如果要参与运算，都要给一个初始值，否则运算的结果肯定是随机值

free函数用来释放动态开辟的内存。

void free (void* ptr);

free使用方法与注意事项:

• 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。
• 每次动态内存开辟后，都要记得释放该开辟的内存
• 释放空间后该指针还是指向原来的地址，为防止后面使用这个危险指针，应该释放完后赋

个NULL

• 使用案例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
  //向内存申请10个整形的空间
  int* p = (int*)malloc(40);
  //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。
  if (p == NULL)
  {
    //查询那里错误
    printf("%s\n", strerror(errno));
  }
  //如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针
  else
  {
    //正常使用空间
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
      *(p + i) = i;
    }
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
      printf("%d\n", *(p + i));
    }
  }
  //当动态申请的空间不再使用的时候
  //就应该还给操作系统
  free(p);
  p = NULL;
  //释放空间后p还是指向原来的地址，为防止后面使用这个危险指针，使用赋个NULL
  system("pause");
  return 0;
}

最终输出结果:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

calloc

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。

void* calloc (size_t num, size_t size);

函数的功能与malloc相似

• 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。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
  //calloc 全部初始化为0
  int* p = (int*)calloc(5, sizeof(int));
  if (p == NULL)
  {
    查询那里错误
    printf("%s\n", strerror(errno));
  }
  else
  {
    //正常使用
      int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
    printf("%d\n", *(p + i));
    }
  }
  当动态申请的空间不再使用的时候
  就应该还给操作系统
  free(p);
  p = NULL;//释放空间后p还是指向原来的地址，为防止后面使用这个危险指针，使用赋个NULL
  system("pause");
  return 0;
}

最终输出结果：

0

0

0

0

0

所以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。

calloc 和 malloc 的对比:

1. 参数不一样
2. 都是在堆区上申请内存空间，但是malloc不初始化，calloc会初始化为0
3. 如果要初始化，就使用calloc不需要初始化，就可以使用malloc