首先我们来解释一下为什么需要有动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有：
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。
- 数组在声明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。
3.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，
那数组在编译时开辟空间的方式就不能满足了。
所以我们要用到动态内存开辟
下面我们来介绍一下动态开辟内存常用的几个函数
malloc,free,calloc,realloc
一:malloc
1.介绍
void* malloc (size_t size);
1.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。
2.如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
3.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。
4.返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，使用时需要进行强制类型转换后再赋值
5.如果参数 size 为 0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。
6.请注意:malloc申请出来的空间是没有被初始化的,与下面要讲的calloc在这方面有很大区别
7.malloc函数申请完的空间要及时回收,并将指针置空
8.malloc的参数为要申请的总字节大小
2.实例
int main() { int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10); //有效性检查 if (p == NULL)//开辟失败 { perror("malloc");//报错 return 1; } //开辟成功 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n", *(p + i)); } //释放空间,下面会具体介绍free这个函数 free(p); //指针置空 p = NULL; return 0; }
可见malloc申请出来的空间是没有被初始化的
二.free
1.介绍
free是专门是用来做动态内存的释放和回收的
void free (void* ptr);
free函数用来释放动态开辟的内存。
1.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。
2.如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。
3.malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。
2.注意事项
1.不要对非动态开辟内存使用free释放 反例: void test() { int a = 10; int* p = &a; free(p);//err p = NULL; } 2.不要对同一块动态内存多次释放 void test5() { int* p = (int*)malloc(100); free(p); free(p);//重复释放 } //这么改就改对了 void test6() { int* p = (int*)malloc(100); free(p); p = NULL; free(p);//传入NULL的话,free也不会执行,所以完全可以这么传入,见上述第二条
三.calloc
1.介绍
void* calloc (size_t num, size_t size); 1.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。 2.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。 3.注意calloc与malloc的参数并不相同
2.使用
int main() { int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (p == NULL) { perror("calloc"); return 1; } //打印数据 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n", p[i]); } free(p); p = NULL; return 0; }
四.realloc
realloc是这三个函数中最重要的函数
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
那为了合理地使用内存，我们一定会对内存的大小做灵活的调整。
而realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。
1.介绍
void* realloc (void* ptr, size_t size); 1.ptr 是要调整的内存地址 2.size 调整之后新大小 3.返回值为调整之后的内存起始位置。 4.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。 5.realloc开辟出的空间也同malloc一样,未经初始化 5.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 此时realloc函数将直接在原有空间进行扩容,即: 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:原有空间之后没有足够大的空间 1.开辟新的空间 2.会将旧的空间中的数据拷贝到新的空间 3.释放旧的空间 //所以旧空间无需我们去关心释放与否,因为realloc已经帮助我们完成释放了 4.返回新空间的起始地址
2.实例
1.在原有空间扩容
int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } //初始化为1~10 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { p[i] = i + 1; } //增加一些空间 int* ptr = (int*)realloc(p, 80); if (ptr != NULL) { p = ptr;//为了在下面继续利用p这个指针,所以令p指向新(开辟新空间后)/旧(扩容旧空间)的空间 ptr = NULL; } else { perror("realloc"); return 1; } //打印数据 for (i = 0; i < 20; i++) { printf("%d\n", p[i]); } free(p); p = NULL; }
int* ptr = (int*)realloc(p, 80);
此时realloc的处理方式是直接在原有空间上进行扩容操作,
图中ptr与p所指向的空间的地址相同,即所指向的空间相同
2.开辟新空间
还是上面那个代码,只不过是修改了realloc开辟后的字节大小
int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } //初始化为1~10 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { p[i] = i + 1; } //增加一些空间 int* ptr = (int*)realloc(p, 800); if (ptr != NULL) { p = ptr;//为了在下面继续利用p这个指针,所以令p指向新(开辟新空间后)/旧(扩容旧空间)的空间 ptr = NULL; } else { perror("realloc"); return 1; } //打印数据 for (i = 0; i < 20; i++) { printf("%d\n", p[i]); } free(p); p = NULL; }
int* ptr = (int*)realloc(p, 800);
此时realloc的处理方式是开辟了新的空间,
图中ptr与p所指向的空间的地址不同,即所指向的空间不同
无论是在原有空间上扩容还是在新空间上开辟空间,realloc都完成了任务:
五.常见的动态内存错误
1.对空指针的解引用操作
void test() { int* p = (int*)malloc(INT_MAX); *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题,需要加以判断 free(p); p=NULL; } 更改为: void test() { int* p = (int*)malloc(INT_MAX); if(NULL==p) { perror("malloc"); return; } else { *p = 20; free(p); p=NULL; } }
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) { perror("malloc"); return 1; } for (i = 0; i < 20; i++) //明明只申请了10个int类型大小的空间,却想访问20个int类型大小的空间 { *(p + i) = i;//越界访问 } free(p); p = NULL; } 改为: void test() { int i = 0; int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); if (NULL == p) { perror("malloc"); return 1; } for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } free(p); p = NULL; }
3.对非动态开辟内存使用free释放
void test() { int a = 10; int* p = &a; free(p);//err p = NULL; }
4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { *p = i; p++;//p发生了改变 } //注意:因为p改变了,所以无法释放所申请的全部空间,而只能释放部分空间,所以这么做就错了 free(p); p = NULL; } 应改为 void test() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { perror("malloc"); return 1; } int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { *(p + i) = i; //即:p[i]=i; } free(p); p = NULL; }
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 } //这么改就改对了 void test() { int* p = (int*)malloc(100); free(p); p = NULL; free(p);//传入NULL的话,free也不会执行,所以完全可以这么传入 }
6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
int main() { int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10); //有效性检查 if (p == NULL)//开辟失败 { perror("malloc");//报错 return 1; } //开辟成功 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n", *(p + i)); } return 0; } 乍一看,挺好的啊,该检查的都检查了,p指针也没有修改,但是却忘了释放空间...
