动态内存分配存在的原因

我们先看两种内存开辟方式

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：

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存开辟了。

动态内存函数的介绍

malloc和free

C语言提供了一个动态内存开辟的函数：

void* malloc ( size_t size );

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。

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。

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

eg:

#include <stdio.h>
int main ()
{
// 代码 1
        int num = 0 ;
        scanf ( "%d" , & num );
        int arr [ num ] = { 0 };
// 代码 2
        int* ptr = NULL ;
        ptr = ( int* ) malloc ( num * sizeof ( int ));
if ( NULL != ptr ) // 判断 ptr 指针是否为空
{
        int i = 0 ;
        for ( i = 0 ; i < num ; i ++ )
        {
                * ( ptr + i ) = 0 ；
         }
}
        free ( ptr ); // 释放 ptr 所指向的动态内存
        ptr = NULL ; // 是否有必要？
        return 0 ;
}

注意：这里的ptr=NULL是很有必要的，因为当ptr所指向的动态内存被释放后。如果不给ptr进行赋值，ptr就会变成野指针。

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。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 。

eg:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
    if (NULL != p)
    {
        //使用空间
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

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，那为了合理的时

候内存，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。

函数原型如下：

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。

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。

eg:

int main()
{
 int *ptr = (int*)malloc(100);
 if(ptr != NULL)
 {
     //业务处理
 }
 else
 {
     exit(EXIT_FAILURE);    
 }
 int*p = NULL;
 p = realloc(ptr, 1000);
 if(p != NULL)
 {
 ptr = p;
 }
 //业务处理
 free(ptr);
 return 0;
}

注意：因为扩展不一定会成功，所以在扩展后，一定要进行判断，才能赋给ptr

常见的动态内存错误

对NULL指针的解引用操作

void test()
{
 int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
 *p = 20;
 free(p);
}

如果p的值是NULL，就会出现问题

对动态开辟空间的越界访问

void test()
{
 int i = 0;
 int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
 if(NULL == p)
 {
 exit(EXIT_FAILURE);
 }
 for(i=0; i<=10; i++)
 {
 *(p+i) = i;
 }
 free(p);
}

总共增加了10个元素，下标最多遍历到9，所以当i=10的时候越界访问了，程序就崩掉了

对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
     int a = 10;
     int *p = &a;
     free(p);
}

这里呢p为非动态开辟内存，不能用free释放，不然程序会崩溃

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

此时p不再指向动态内存的起始位置，如果运行程序就会崩掉

不能只释放一部分

要从起始位置开始

从头持续到结尾

对同一块动态内存多次释放

void test()
{
     int *p = (int *)malloc(100);
     free(p);
     free(p);
}

这里p进行了重复释放，程序会崩掉

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

void test()
{
 int *p = (int *)malloc(100);
 if(NULL != p)
 {
 *p = 20;
 }
}
int main()
{
 test();
 while(1);
}

注意：malloc申请的动态内存只有两种释放方式：1、程序结束 2、用free进行释放

而这里程序既未结束，也没用free进行释放，忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。

切记：

动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放。

几个经典的笔试题

题一

void GetMemory(char *p)
{
     p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
     char *str = NULL;
     GetMemory(str);
     strcpy(str, "hello world");
     printf(str);
}

形参是实参的临时拷贝，代码对p进行了操作，但是对str毫无影响

而且这里由于GetMemory函数已经结束，已经找不到释放的位置，此处无法释放

对NULL指针进行引用操作，程序会崩溃且会出现内存泄漏

出了GetMemory后就会变成野指针

动态内存管理上

目录