Day_17＞ 动态内存管理

我们回顾前面实现的通讯录，它存在什么问题呢？

1. 录入的信息，等程序结束后就不存在了，因为数据都是存放在内存中的，只要程序退出，掉电，都会丢失
   怎么解决呢？文件存储，数据库......
2. 通讯录的大小是固定的100个元素，存放100个人的信息
   如果信息太多，空间小了
   如果信息太少，空间大了
   怎么解决？动态内存管理

1.为什么存在动态内存分配？

2种申请内存的方式：

1. 一次开辟一个变量的空间
2. 一次开辟一个数组的空间

int main()
{
    int a = 10;//存放一个值
    int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };//存放一组值
    return 0;
}

但是他们都存在一个问题：空间一旦申请好，大小就是固定的，不能改变

所以C语言给了我们一种权利，能够动态申请和管理内存空间

2.动态内存函数的介绍

malloc

C语言提供了一个能够动态内存开辟的函数：

void* malloc(size_t size);

我们可以在cplusplus网站来查看一下这个函数：

malloc - C++ Reference (cplusplus.com)

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的行为的标准是未定义的，取决于编译器

那么怎么使用这个函数呢，我们举个例子;

malloc需要包含的头文件是stdlib.h

如果申请失败就会这样：

如果返回了NULL指针，则不能使用了

从这个图可以看出

动态内存的管理都是在堆区进行的

假设我们要使用这块内存

malloc申请的空间是怎么释放的呢？

1. free释放，主动释放
2. 程序退出后，malloc申请的空间，也会被操作系统回收的

free

malloc函数是用来申请空间的，这块空间使用完之后还是需要释放

C语言中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);

同样我们先认识一下这个函数free - C++ Reference (cplusplus.com)

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，则函数什么事都不用做

free也声明在stdlib.h头文件中

为了防止成为空指针，我们free之后需要把这个指针置空

calloc

在C语言中，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);

同样，我们认识一下这个函数calloc - C++ Reference (cplusplus.com)

• 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

和malloc对比：

这是malloc开辟的空间（不会初始化）

这是calloc开辟的空间（初始化为0）

如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么就可以很方便的使用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
• realloc函数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);

realloc - C++ Reference (cplusplus.com)

• ptr是要调整的内存地址
• size是调整之后的大小
• 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，还会将原来内存中的数据移动到新的空间

realloc开辟空间也可能会失败，失败的时候返回NULL

realloc在调整内存空间的时候存在两种情况：

• 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

3.常见的动态内存错误

1.对NULL指针的解引用操作

不做返回值判断，就可能使用NULL指针

所以我们在使用的时候，一定要判断返回值

if (p == NULL)

2.对动态开辟空间的越界访问

动态开辟的内存也是有范围的

3.对非动态开辟内存使用free释放

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
}

5.对同一块动态内存多次释放

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）