1、为什么存在动态内存分配
- 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[1000] = {0};//在栈空间上开辟1000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。比如说上述代码中char类型定义的1000个字节大小，如若实际只需要10个字节大小，则剩余990字节大小浪费，如需要更大的比如2000字节的那就不够了，真众口难调。
这时候就只能试试动态存开辟了。
回顾下动态内存开辟的空间分配：
2、动态内存函数介绍
2.1、malloc和free
- malloc:
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。
注意：使用malloc函数要引用头文件#include
例如：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> int main() { //开辟10个整型的空间 int* p = (int*)malloc(40); if (NULL == p) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 0; } // 使用…… //释放 return 0; }
- free:
C语言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);
- num表示元素的个数，size表示每个元素的大小。
- 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。
- 例如：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> int main() { //开辟10个整型的空间 int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (NULL == p) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 0; } // 使用…… int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", p[i]); } //释放 free(p); p = NULL; return 0; }
与mallo函数相比，malloc函数的效率更高一些，malloc函数本身不具备初始化功能，直接返回地址。
2.3、realloc
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。
函数原型如下：
void* realloc (void* ptr, size_t size);
ptr 是要调整的内存地址
size 是调整之后新大小
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，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
情况1
当是情况1 的时候，要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
当是情况2 的时候，原有54空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些。例如：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> int main() { //开辟10个整型的空间 int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (NULL == p) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 0; } // 使用…… int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", p[i]); } //需要增容 int* ptr = (int*)realloc(p, 80); if (NULL != ptr) { p = ptr; } //释放 free(p); p = NULL; return 0; }
3、常见的动态内存错误
3.1、对NULL指针的解引用操作
#include<stdio.h> #include<limits.h> #include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(INT_MAX); //INT_MAX:整型最大的值 int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } //出问题，因为malloc开辟的空间过大，超过限制了，所以会返回一个控指针，此时p就是一个空指针 return 0; }
- 此时我们调试下看看p是否为空：
正确写法如下：应该判断p是否为空指针
#include<stdio.h> #include<limits.h> #include<stdlib.h> int main() { int* p = (int*)malloc(INT_MAX); //INT_MAX:整型最大的值 // 判断: if (p == NULL) return 0; int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; } //出问题，因为malloc开辟的空间过大，超过限制了，所以会返回一个控指针，此时p就是一个空指针 return 0; }
3.2、对动态开辟空间的越界访问
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> int main() { //申请10个字符的空间： char* p = (char*)malloc(10 * sizeof(char)); if (p == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); return 0; } //使用 int i = 0; for (i = 0; i <= 10; i++) { *(p + i) = 'a' + i; // i=10的时候越界访问 } //释放 free(p); p = NULL; return 0; }
- 正确写法如下：
int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = 'a' + i; }
3.3、对非动态开辟内存使用free释放
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int a = 10; int* p = &a; free(p); p = NULL; return 0; }
3.4、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 }
3.5、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 }
- 一块空间释放是不能再次释放的，但是将其赋为空指针是可以再次释放的，如下：
1.
void test() { int* p = (int*)malloc(100); free(p); p = NULL; free(p);//重复释放 }
3.6、动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void test() { int* p = (int*)malloc(100); if (p == NULL) { return 0; } //使用 //…… //忘记释放，就会出现内存泄露 } int main() { test(); return 0; }
- 忘记释放，就会出现内存泄露
- 对于void类型无返回的函数来讲，释放需要在该函数内部进行，否则出了函数就找不到在哪了
- 对于有返回值的函数来讲，可以在main函数里释放该返回值
总之，申请的空间就要释放
