一、动态内存的介绍
1.1 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);
这个函数想内存申请一块连续可用的空间，并返回这块空间的指针。
1.如果开辟成功，则返回一个指向开辟号空间的指针
2·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。
3·返回值得类型是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决定。
4·如果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。
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。
malloc和free都声明在<stdlib.h>头文件中。
eg：
int main() { //代码1 int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; //代码2 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； } } free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 ptr = NULL;//是否有必要？ return 0; }
1.2 calloc
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.与free同时出现。
1.3 realloc
void* realoc (void* ptr , size_t size)
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 候使用合理的内存，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。
1.ptr 是要调整的内存地址 size 调整之后新大小
2.返回值为调整之后的内存起始位置。
3.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。
4.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 ，直接在后面开辟空间，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，在堆栈找到一块足够大的连续的空间，并将原来内存中的数据移动到新的空间，这样函数返回的是一个新的地址。
使用：
int main() { int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) return 1;//main函数也会被其他函数调用 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } //使用空间 for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } //增加空间 int* ptr = (int*)realloc(p, 80); //当realloc开辟失败的是，返回的是NULL，最好使用新的指针来接收，防止数据的丢失 if (ptr != NULL) { p = ptr; ptr = NULL; } for (i = 10; i < 20; i++) { *(p + i) = i; } //释放 free(p); p = NULL; return 0; }
二、常见的动态内存错误
2.1 对NULL指针的接引用操作
void test() { int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);//没有足够大的空间 *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题 free(p); }
2.2 对动态内存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 } free(p); }
2.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test() { int a = 10; int *p = &a; free(p);//ok? }
2.4 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，无法释放 }
2.5 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 }
2.6 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); }
忘记释放不在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。
三、 经典的笔试题
3.1 题目一：
void GetMemory(char *p) { p = (char *)malloc(100); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(str);//传值 strcpy(str, "hello world"); printf(str); } //由于是传值调用，str仍然是空指针，未释放内存 //正确： void GetMemory(char** p) { *p=(char*)malloc(100); } void test(void) { char* str=NULL; GetMemory(&str); strcpy(str,"hello world"); printf(str); free(str); str=NULL; } int main() { test(); return 0; }
3.2 题目二：
char *GetMemory(void) { char p[] = "hello world"; return p;//返回栈空间的地址，出栈销毁 } void Test(void) { char *str = NULL; str = GetMemory(); printf(str);//当str寻找h的地址时，地址已经被销毁 } //拓展： int test() { int a = 10; return a; } int* test2() { int a = 10; return &a; } int* test3() { static int a = 10; return &a; } int main() { int ret= test(); printf("%d\n", ret);//正常打印 int* arr = test2(); //printf("hehe\n"); printf("%d\n", *arr);//返回的是地址，出作用域销毁，结果为10，是因为改地址处的值还未被覆盖。 int* brr = test3(); //printf("hehe\n"); printf("%d\n", *brr);//当用static修饰时，a的值存放在静态区，不会被销毁 return 0; }
3.3 题目三
void GetMemory(char **p, int num) { *p = (char *)malloc(num); } void Test(void) { char *str = NULL; GetMemory(&str, 100); strcpy(str, "hello"); printf(str);//后面未释放内存 //free(str); //str=NULL; }
3.4 题目四
void Test(void) { char *str = (char *) malloc(100); strcpy(str, "hello");//未判断str是否为空指针 free(str);//free位置空，str现在为野指针 if(str != NULL) { strcpy(str, "world"); printf(str); } }
四、c/c++程序的内存开辟
C/C++程序内存分配的几个区域：
1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结 束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分 配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
五、柔性数组
也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的。 C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。
eg：
typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a; //有些编译器会报错无法编译可以改写成： typedef struct st_type { int i; int a[];//柔性数组成员 }type_a;
5.1 柔性数组的特点：
1.结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
2.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3.包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大 小，以适应柔性数组的预期大小。
struct S { int n; float s; int arr[];//柔性数组成员 }; int main() { struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + sizeof(int) *4); if (ps == NULL) { return 1; } //... ps->n = 100; ps->s = 5.5f; int i = 0; for (i = 0; i < 4; i++) { scanf("%d", &(ps->arr[i])); } //struct S* ptr=(struct S*)realloc(ps,sizeof(struct)+10*sizeof(int)) //if (ps == NULL) //{ // return 1; //} //else //{ // ps = ptr; //} printf("%d %f\n", ps->n, ps->s); for ( i = 0; i < 4; i++) { printf("%d ", ps->arr[i]); } //释放 free(ps); ps = NULL; return 0; }
5.2 柔性数组的优势
上述的结构体也可以设计为：
1. strustruct S { int n; float s; int* arr; }; int main() { struct S*ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S)); if (ps == NULL) return 1; ps->n = 100; ps->s = 5.5f; int* ptr = (int*)malloc(4 * sizeof(int));//再次开辟空间，与上次malloc开辟的空间不连续 if (ptr == NULL) { return 1; } else { ps->arr = ptr; } //使用 int i = 0; for (i = 0; i < 4; i++) { scanf("%d", &(ps->arr[i])); } //调整 realloc(ps->arr, 10*sizeof(int)); //打印 printf("%d\n", ps->n); printf("%f\n", ps->s); for (i = 0; i < 4; i++) { printf("%d ", ps->arr[i]); } //释放 free(ps->arr); ps->arr = NULL; free(ps); ps = NULL; return 0; }
第一个好处是：方便内存释放 。
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给 用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你 不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好 了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度。
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正 你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）
