💐 1.C语言动态内存管理库函数介绍
🌿🌿1.1为什么存在动态内存管理
🌺🌺🌺1.1.1 动态内存管理的原因
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存开辟了。
🌺🌺🌺1.1.2 动态内存分布
我们知道，内存中分为三部分，我们今天要学习的动态内存管理分配在堆区。
🌿🌿1.2动态内存管理函数
🌺🌺🌺1.2.1malloc
C语言提供了一个动态内存开辟的函数：malloc
💐语法：
void* malloc (size_t size);
这个函数向内存申请一块连续可用的空间，大小为size个字节，并返回指向这块空间的指针。
💐注意事项：
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
需要引用头文件 #include <stdlib.h>
💐malloc的使用：
如果要申请40个字节的空间存放整型，则将void*强制转化成int*
int* p = (int*)malloc(40);
由于malloc开辟内存可能失败，因此开辟完之后要检查是否开辟成功
int* p = (int*)malloc(40); if (p == NULL) { printf("开辟内存失败"); } else { //可以使用 }
但是上面的程序忽略了动态内存的释放，存在内存泄漏的风险。正确的做法是加上free函数，并且在最后对p指针赋值为NULL，否则即使用free释放内存之后，p里面依旧存放的是原来的地址，此时的p就是一个野指针。
int i = 0; int* p = (int*)malloc(40); //申请空间 if (p == NULL) { printf("开辟内存失败"); } else { for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; //对申请的空间进行赋值操作 } free(p); //有借有还，再借不难 p = NULL; //好习惯：内存释放后，将指针变量置空 }
🌺🌺🌺1.2.2free
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);
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。
💐使用：
int i = 0; int* p = (int*)malloc(40); //申请空间 if (p == NULL) { printf("开辟内存失败"); } else { for (i = 0; i < 10; i++) { *(p + i) = i; //对申请的空间进行赋值操作 } free(p); //释放空间 }
💐举个栗子：
#include <stdio.h> int main() { int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; int* ptr = NULL; ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int)); //开辟num个整型大小的内存空间 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; //ptr重新赋值为空指针 return 0; }
💐注意：
动态开辟的内存释放共有两种方式
- 用free来主动释放内存
- 当程序退出的时候会自动释放内存
🌺🌺🌺1.2.3calloc
C语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。
💐语法：
void* calloc (size_t num, size_t size);
💐calloc的使用：
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));///开辟一个存放10个整型的内存空间，并且赋初值为0
由于calloc开辟内存也可能失败，因此开辟完之后同样要检查是否开辟成功。
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (p == NULL) { printf("开辟内存失败"); } else { //可以使用 }
💐举个栗子：
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (p == NULL) { printf("%s\n", strerror(errno)); //申请失败时打印错误信息 return -1;//申请失败 } int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ",*(p + i)); } free(p); p = NULL;
这里博主使用了一个库函数strerror，具体用法请参见这篇博客哦~
💐malloc与calloc开辟内存空间：
💐注意：
函数的功能是为 num 个大小为 size 字节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，而malloc只负责在堆区上申请空间，并返回起始地址，不初始化内存空间。
💐什么时候用malloc,什么时候用calloc呢？
当我们想对开辟的空间进行初始化的时候就用calloc,否则使用malloc
🌺🌺🌺1.2.4realloc
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。 realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。
💐语法：
void* realloc (void* ptr, size_t size);
1
ptr 是要调整的内存地址
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，还会将原来内存中的数据移动到 新 的空间。
realloc增容失败时也会返回空指针
💐注意：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
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：原有空间之后没有足够大的空间
由于原有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。
举例来说：当我们开辟完10个整型的空间之后还想再开辟10个整型的空间，
对于情况1：就直接再后面继续开辟10个int型的内存空间
对于情况2：把初始的10个int型数据拷贝过来，并且继续添加新开辟的10个int型的内存空间，而原来之前的10个int的内存空间会被realloc给free释放。
💐realloc使用：
- 不要直接对原本的指针进行realloc操作，否则如果内存申请失败，那么原来的指针就会被赋值为NULL，之前的数据就丢失了，正确的方法应该是重新创建一个指针，如果内存开辟成功，再赋值给p
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { pritnf("%d ", *(p + i)); } //空间不够了，增加空间到20个int int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int)); //不要直接让p=realloc(p,20*sizeof(int) if (ptr != NULL) { p = ptr; }
🌿🌿1.3动态内存管理函数易错点
🌺🌺🌺1.3.1对NULL指针的解引用操作
如果没有判断开辟内存后的指针返回的是不是NULL，就可能会出错。
void test() { int *p = (int *)malloc(20); *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题 free(p); }
上面这段代码如果开辟失败，则p的值为NULL，而对空指针解引用操作是错误的。
💐正确写法：
int* p = (int*)malloc(20); if (p1 == NULL) { return -1;//如果p的值是NULL，后面的代码就不执行了 } *p = 20; free(p);
🌺🌺🌺1.3.2对动态开辟空间的越界访问
int i = 0; int* p = (int*)malloc(200); if (NULL == p) { return -1; } for (i = 0; i <= 80; i++) { *(p + i) = i;//当i超过50的时候越界访问了 } free(p); p = NULL;
上面这段代码由于越界访问，会导致程序崩溃。
💐正确写法：
int i = 0; int* p = (int*)malloc(200); if (NULL == p) { return -1; } for (i = 0; i <49; i++)//最多只能到50 { *(p + i) = i;//当i超过50的时候越界访问了 } free(p); p = NULL;
🌺🌺🌺1.3.3对非动态开辟内存使用free释放
使用free必须是对动态开辟的内存才能使用。
void test() { int a = 10; int *p = &a; free(p); }
上面这段代码由于p指向的空间不是动态内存，因此不能用free释放这块空间
💐正确写法：
void test() { int a = 10; int *p = &a; p=NULL; }
🌺🌺🌺1.3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分
使用free释放一块动态开辟内存的一部分，这样是错误的，释放的指针必须指向这块空间的起始位置。
int i = 0; int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); if (p == NULL) { return -1; } for (i = 0; i < 10; i++) { *p++ = i; } free(p); p = NULL;
上面这段代码由于p指向的空间已经不再是这块空间了，释放掉的是malloc开辟内存之后的空间，因此发生错误。
💐正确写法：
int i = 0; int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); if (p == NULL) { return -1; } int* ptr = p; for (i = 0; i < 10; i++) { *p++ = i; } free(ptr); p = NULL;
🌺🌺🌺1.3.5对同一块动态内存多次释放
不能对已经释放过的内存空间再一次释放。
void test() { int *p = (int *)malloc(100); free(p); free(p);//重复释放 }
💐正确写法：
- 只释放一次内存
void test() { int *p = (int *)malloc(100); free(p); }
- 将指针赋值为
NULL之后即可多次释放
由于空指针什么都不做，因此可以多次释放。我们要养成良好的习惯，就是在每次释放完成后将p赋值为NULL
void test() { int* p = (int*)malloc(100); free(p); p = NULL; free(p); p = NULL; }
🌺🌺🌺1.3.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
💐内存泄漏：当我们不去释放内存空间，也不去使用它时，如果程序一直在进行，那么就会造成内存泄漏
void test() { int *p = (int *)malloc(100); if(NULL != p) { *p = 20; } } int main() { test(); while(1); }
💐正确写法：
void test() { int *p = (int *)malloc(100); if(NULL != p) { *p = 20; } free(p); p=NULL;//养成好习惯 } int main() { test(); while(1); }
