1. 为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有：
int a = 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：
- 空间开辟大小是固定的。
- 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。
2. 动态内存函数的介绍
2.1 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。（强制类型转换）
- 如果参数 size 为 0，malloc的行为标准是未定义的，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。
举个例子：
#include <stdio.h> int main() { //代码1 静态内存开辟 int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; //代码2 动态内存开辟 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； //这里 prt 所指向的位置没变 } } free(ptr); //释放ptr所指向的动态内存，注意：释放的空间地址必须是开辟的内存首地址 ptr = NULL; //是否有必要？ return 0; }
将 ptr 置为空是必要的，因为 ptr 指向了动态开辟的那块空间，如果在下面代码中不慎访问了，就是非法访问。
2.2 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。
举个例子：
#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; }
如图，开辟的10个整型空间里的数据都为0.
所以如果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。
2.3 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，那为了合理的使用内存，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，如果 ptr 为空指针，则功能类似于 malloc
- 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（如下图）。
- 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。
举个例子：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int* ptr = (int*)malloc(100); if (ptr != NULL) { //业务处理 } else { exit(EXIT_FAILURE); //终止进程 } //扩展容量 //代码1 ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？) //不能这样赋值，因为如果申请失败则返回空指针，将空指针赋给 ptr 将导致之前动态开辟的空间无法找到，找不到就没办法释放了 //应该加个判断，如下： //代码2 int* p = NULL; p = realloc(ptr, 1000); if (p != NULL) { ptr = p; } //业务处理 free(ptr); ptr = NULL; p = NULL; return 0; }
2.4 内存开辟位置
静态内存开辟与动态内存开辟有什么不一样吗？
其实前者是在栈区开辟，后者是在堆区开辟的，我们来了解一下几个存放区块。
例：
int main() { int num=10; //....... //....... return 0; }
num 是局部变量，在当前代码块有效，出该代码块则自动销毁，局部变量是放在栈区的。栈区上的变量有个特点就是：进入它的范围创建，出它的范围销毁，那么形式参数也是在栈区上的。
动态内存分配是在堆区上完成的。如下图：
具体的划分我们下期讲。
堆区的特点：申请了空间用可以用，但是不会自己还，要你主动释放，只有程序结束时才会自动销毁。
假想一下，如果一个程序一直不结束，还一直不归还堆区的空间，那么早晚有一天会用完的，所以我们要养成用完即销的好习惯，不能等问题出现才想起来。
3. 常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用操作
#include <stdio.h> #include <limits.h> #include <stdlib.h> //避免对NULL指针的解引用操作 int main() { int *p = (int*)malloc(INT_MAX); if (p == NULL) { perror("malloc"); //malloc开辟失败 return 1; } else { *p = 5; } free(p); p = NULL; return 0; }
3.2 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; //当i是10的时候越界访问，访问了第十一个元素 } free(p); }
3.4 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必须指向起始位置 }
3.5 对同一块动态内存多次释放
void test() { int *p = (int *)malloc(100); free(p); free(p); //重复释放，重复释放也不行哦！ }
3.6 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); //main函数不结束，内存泄漏就一直存在 }
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 。
