本章内容
为什么存在动态内存分配
动态内存函数的介绍
malloc
free
calloc
realloc
常见的动态内存错误
为什么存在动态内存分配
如果不使用动态内存分配的话，仅知道的内存开辟方式有：
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
不过上述两种方式的内存开辟有两个特点：
- 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
但是有时候对于空间的需求，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
在C语言中，动态内存管理主要通过以下四个函数来实现，分别是malloc、free、calloc、realloc，接下里我们来了解一下这些函数。
malloc和free
malloc 是 C 语言中用于动态分配内存空间的函数。它接受一个 size_t 类型的参数，表示要分配的内存空间的大小（以字节为单位），并返回一个指向分配的内存空间的指针。
函数原型如下：
void* malloc(size_t size);
使用 malloc 函数可以在程序运行时动态地分配内存空间，这样可以灵活地管理内存，避免静态内存分配的限制。通过 malloc 分配的内存空间在堆上申请，并在程序运行结束后需要手动释放。我们通过free函数用来释放动态开辟的内存。
对于free函数我们需要知道两个知识。
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。
下面是 malloc 函数的使用示例：
#include <stdio.h> int main() { int num; scanf("%d", &num); 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) = 5; } } free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 ptr = NULL;//是否有必要？ return 0; }
我们考虑这些问题的时候，来看一下调试代码过程
这个时候代码即将运行到开辟动态内存赋值给ptr，在这里为了方便测试输入的num值是2，就不给大家显示了。
这是执行完动态内存开辟后的监视窗口，此时已经开辟了空间并赋给ptr，所以我们可以访问ptr了。
这是执行完给开辟空间赋值循环后的监视窗口，可以看到，我们开辟了两个整形字节的空间，并全部赋值5。
这里执行完free函数，释放了赋给ptr的值，可以看到ptr的值又变成了没有赋值之前的随机值（作者分两次运行截图的，显示不同，再一次运行时是相同的）。
最后我们把ptr设为空指针，就完成了。
可能有些小伙伴会好奇，为什么一定要释放动态内存开辟的值，那么接下来我们来了解一下原因。
当通过动态内存分配函数分配内存后，系统会为该内存保留空间供程序使用。在程序不再需要使用这块动态分配的内存时，应当通过调用 free 函数显式地将其释放。
这样做的好处有：
1.避免内存泄漏：如果不释放动态分配的内存，这些内存空间将会一直占用系统内存，造成内存泄漏。随着程序运行时间的增长，内存泄漏会导致系统内存耗尽，导致程序崩溃或系统性能下降。
2.提高内存利用率：释放不再使用的内存空间，可以让系统重新利用这些内存，从而提高整体内存利用率。
3.避免指针悬挂：如果没有及时释放动态分配的内存，并将指向该内存的指针继续使用，那么指针将变成“悬挂指针”，随时可能指向无效的内存空间，导致程序出现未定义行为或崩溃。
若不释放动态分配的内存，系统会在程序运行结束后会回收整个进程所使用的内存，但这并不是一个良好的做法。在长时间运行的程序中，不释放内存可能导致内存泄漏问题逐渐积累，最终影响系统的稳定性和性能。
因此，为保证程序的健壮性和内存的正确管理，当不再需要使用通过动态内存分配函数分配的内存时，应当使用 free 函数显式地释放该内存空间。同时，为了避免悬挂指针的问题，对释放后的指针，应将其设置为 NULL，这样可以提前发现并避免误用。
calloc
calloc 是 C 语言中用于动态分配内存空间并初始化为零的函数。它接受两个 size_t 类型的参数，分别表示要分配的元素数量和每个元素的大小，返回一个指向分配的内存空间的指针。
函数原型如下：
void* calloc(size_t num, size_t size);
calloc 函数在内存分配时会将分配的内存块初始化为零，相当于将所有位都设置为 0。这是与 malloc 函数的一个主要区别，malloc 分配的内存空间不进行初始化，可能包含垃圾数据。
使用 calloc 函数可以方便地进行内存分配和初始化操作，特别适用于需要分配并清零内存的场景，例如分配数组或结构体等。
这个函数与函数 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> 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。
