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动态内存存在的意义
int a = 10; int arr[10] = { 0 };
上面变量开辟的空间有两个特点：
空间开辟的大小是固定的
数组在声明的时候，必须指定数组的长度，它需要的内存在编译时分配
但是，我们有的时候空间的需要大小在程序运行的时候才知道，数组的编译是开辟空间的方式就不能满足了。这时候就需要动态内存开辟了。
动态内存函数的介绍
malloc和free
void* malloc (size_t size)
malloc函数向内存申请一块连续可用的空间，返回指向这块空间的指针。
注意：
如果开辟成功，则返回一个指向这块空间的指针。、
如果开辟失败，则返回一个空指针，使用malloc的返回值要做检查
返回值的类型是void*类型，malloc不知道开辟空间的类型，需要使用者自己来决定。
如果size为0，malloc的行为是属于标准未定义的
C语言还提供了另一个函数free，是用来释放动态内存的。
void free (void* ptr)
free函数是用来释放动态开辟的内存
如果参数ptr指向的不是动态开辟的空间，这种行为是标准未定义的。
如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事都不会做
malloc和free的声明都在stdlib.h中
举个栗子：
要注意把ptr变为NULL，不然它就是野指针了
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int arr[10] = { 0 }; int* ptr = (int*)malloc(40); if (ptr == NULL) return 1; for (int i = 0; i < 20; i++) { *(ptr + i) = i; } free(ptr); //释放空间 ptr = NULL;//把ptr变为NULL，不然他是野指针 return 0; }
calloc
void* calloc (size_t num, size_t size）
calloc将num个大小为size的元素初始化为0
与malloc的区别在于calloc会在返回地址前将申请的空间全部初始化为0
int main() { int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (ptr == NULL) return 1; for (int i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n",*(ptr + i)); } free(ptr); ptr = NULL; return 0; }
realloc
void* realloc (void* ptr, size_t size)
realloc的出现可以让动态内存管理变得更加灵活。有时我们会发现过去申请的空间太小了，又有时觉得太大了。为了合理管理内存，我们一定会对内存的大小进行调整。realloc就可以做做到对动态开辟内存大小地调整。
ptr是要调整内存地地址
size是调整后的大小
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，会将原空间上的数据移动到新的空间
realloc在调整原内存空间有两种情况：
1 原有空间之后有足够大的空间
2 原有空间之后没有足够大的空间
情况一：要扩展内存的时候就直接在原有内存后面追加空间，原来空间的数据不发生变化。
情况二：原有空间之后没有足够的空间时，会在对堆上找另一块空间来使用，函数返回的就是这个新的内存地址。
栗子：
int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) return 1; for (int i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } int* ptr = (int*)realloc(p, 50); if (ptr == NULL) return 1; p = ptr; ptr = NULL; for (int i = 0; i < 20; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } free(p); p = NULL; return 0; }
常见的动态内存错误
对NULL指针解引用操作
void test() { int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4); *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题 free(p); }
这里没有对p进行判断，如果malloc申请空间失败的话，他就会为空指针，对空指针解引用就会出现问题。
对动态开辟的空间的越界访问
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;//当i是10的时候越界访问 } free(p); }
观察代码我们发现，当i等于10时，会越界访问，导致不可控的因素。
对非动态开辟内存使用free释放
void test() { int a = 10; int *p = &a; free(p); }
使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test() { int *p = (int *)malloc(100); p++; free(p);//p不再指向动态内存的起始位置 }
p指针移动后释放会导致一部分内存无法释放
对同一块内存多次释放
void test() { int *p = (int *)malloc(100); free(p); free(p);//重复释放 }
动态开辟内存忘记释放
void test() { int *p = (int *)malloc(100); if(NULL != p) { *p = 20; } } int main() { test(); while(1); }
忘记释放动态开辟的内存这样会导致内存泄露，使这部分内存无法再使用
经典的笔试题
void GetMemory(char *p) { p = (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(str); strcpy(str, "hello world"); printf(str); }
这段代码里面的str是传值调用，这函数将str重新拷贝了一份，函数接受这个函数就销毁了，str还是NULL，则strcpy不能使用，printf也打印不出
char *GetMemory(void) { char p[] = "hello world"; return p; } void Test(void) { char *str = NULL; str = GetMemory(); printf(str); }
这里返回的p是野指针，因为出了函数p开辟的空间就销毁了，p指向的内容是未知的，打印出来的内容也是未知。
void GetMemory(char **p, int num) { *p = (char *)malloc(num); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello"); printf(str); }
这里虽然是传址调用，但是到最后它没有将开辟的空间释放掉，导致内存泄露。
void Test(void) { char *str = (char *) malloc(100); strcpy(str, "hello"); free(str); if(str != NULL) { strcpy(str, "world"); printf(str); } }
这里是提前释放了空间，让后面的拷贝的地址后没有地方被他们存放
C/C++程序的内存开辟
内存分配的区域：
栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结
束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是
分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返
回地址等。
堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。
数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
对于static的解释 ：
实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。
但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序
结束才销毁 所以生命周期变长
柔性数组
C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。
struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 };
struct st_type { int i; int a[];//柔性数组成员 };
有些编译器可以使用第一种方法，有些可以使用第二种方法
柔性数组的特点
结构体中的柔性成员前面至少得有一个其他的成员
sizeof求这种结构的大小不会包括柔性数组
包括柔性数组成员的结构用malloc进行动态内存分配的时候，分配的内存应该大于结构体的大小，以便适用柔性数组的预期大小
typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a; printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
柔性数组的使用
typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a; int i = 0; type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int)); //业务处理 p->i = 100; for(i=0; i<100; i++) { p->a[i] = i; } free(p);
这个柔性数组，相当于获得了100个整型的连续空间
柔性数组的优点
上面的代码其实也可以这样设计：
typedef struct st_type { int i; int* p_a; }type_a; type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)); p->i = 100; p->p_a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int)); //业务处理 for (i = 0; i < 100; i++) { p->p_a[i] = i; } //释放空间 free(p->p_a); p->p_a = NULL; free(p); p = NULL;
上述代码1和代码2可以完成同样的功能，但是方法1的实现有两个好处：
第一个好处是：方便内存释放
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给
用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你
不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好
了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度.
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片
