一、为什么存在动态内存分配
我们已经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
但是这样开辟出来的空间有两个特点
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内存开辟了。
二、动态内存函数
1.内存的分区
我们首先要知道，我们的内存大致可以分为栈区，堆区，静态区的
我们现在所说的动态内存函数都是在堆区的。
2.malloc和free
（1）malloc和free库函数文档
从这里我们可以得知，我们这里接受一个整型变量size，开辟一个size字节的空间大小。这块空间是连续的。然后返回这块空间的起始地址，这个返回类型是void*，所以我们开辟好后需要进行强制类型转化
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。
free这个函数是用于释放我们动态开辟的内存空间。因为动态开辟的空间都是在堆区的。和局部变量这些开辟在栈区不同的是。他们会有栈帧的销毁的。所以不用我们去回收这块空间。而堆区的空间只有靠free来销毁回收。虽然说当程序结束的时候堆区的内存也会被销毁掉，但是如果程序很长时间不关闭的话，就很容易出现内存泄漏
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。
（2）malloc和free的使用
这就是我们malloc的使用了，要注意我们一定要检查malloc出来的指针是否为空，因为有可能申请失败了。就会返回空指针，而我们后续一旦解引用空指针就会出现大问题
这里我们也使用了free这个函数，这个函数的功能是释放掉使用的堆区的内存。我们这个程序没有free固然是没有任何问题的。因为程序结束后也会释放这个内存。但是如果对于有循环不会结束的程序，那么问题就严重了，会造成内存泄漏，而我们free后也要记得将p置空，否则p就是野指针
#include<stdio.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { printf("%s", strerror(errno)); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } free(p); p = NULL; return 0; }
当然我们也可以演示一下内存开辟失败的情况
2.calloc
（1）calloc的库函数文档
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。
（2）calloc的使用
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (p == NULL) { perror("calloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } free(p); p = NULL; return 0; }
（3）与malloc的区别
malloc申请到的空间没有初始化，直接返回起始地址
calloc申请到的空间，会将所有元素初始化为0，然后返回起始地址
当然由于calooc需要初始化，所以calloc的效率会更慢一些
3.realloc
（1）realloc的库函数文档
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
ptr 是要调整的内存地址，他时被malloc、calloc、realloc出来的
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，如果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几种情况：
情况1：原有空间之后有足够大的空间
在这种情况下，relloc就会在原来的地址后面续上新的空间，返回旧的起始地址
情况2：原有空间之后没有足够大的空间
在这种情况下，realloc就会重新找一块满足空间大小的新的连续空间，把旧的空间的数据，拷贝到新的空间中去，然后释放旧的空间。同时返回新的空间的地址情况3：realloc开辟失败
直接返回空指针，但是不会销毁旧的空间数据
情况4：realloc传一个空指针
此时就相当于一个malloc
（2）realloc的使用
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int* ptr = (int*)malloc(20); if (ptr == NULL) { perror("malloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { *(ptr + i) = i + 1; } int* p = (int*)realloc(ptr, 40); if (p != NULL) { ptr = p; p == NULL; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", *(ptr + i)); } free(ptr); ptr = NULL; return 0; }
三、常见的动态内存错误
1.对NULL指针的解引用
如下代码所示，我们使用malloc时候，未进行判断指针p是否为NULL，如果没有判断且指针为空，那么则会程序崩溃
#include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(INT_MAX); *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题 free(p); return 0; }
2.对动态开辟的内存越界访问
如下代码所示，我们开辟了100个字节，也就是25个整型，但是我们访问了100个整型，这样就越界访问了，程序会崩溃
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(100); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 100; i++) { *(p + i) = i + 1; } free(p); p = NULL; return 0; }
