C语言：动态内存管理-EW帮帮网

一.为什么要有动态内存分配

除动态内存分配外，常见的内存开辟方式有

int a = 10;//在栈空间上开辟

char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述开辟空间的方式有两个特点：

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，数组空间一旦确定了大小就不能调整

但有时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

C语言引入了动态内存开辟，让程序员自己可以申请和释放空间，这样就比较灵活

二.malloc 和 free

1.malloc

C语言提供了一个动态内存开辟的函数：malloc，原型如下：

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

（1）返回值的类型是void*，所以malloc函数不知道开辟空间的类型，使用的时候自己决定

（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，因此一定要对malloc的返回值做检查

（4）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（不同编译器会有区别）

2. free

C语言提供了专门做动态内存释放和回收的函数：free，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，函数什么事都不做

示例一：输出数字1~5

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	//申请20个字节，一个整型占4个字节，存放5个整型 
	int* p = (int*)malloc(20);
	if(p == NULL) {
		return 1;//malloc失败 
	}
	int i = 0;
	for(i = 0;i < 5;i++)
	{
		*(p + i) = i + 1;
	}
	for(i = 0;i < 5;i++)
	{
		printf("%d ",*(p + i));
	}
	//释放
	free(p);
	p = NULL;//p置空，因为释放后，p就是野指针 
	return 0;
}

输出

示例二：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d",&n);
	//申请空间存放 n 个整型 
	int* p = (int*)malloc(n * sizeof(int));
	if(p == NULL) {
		return 1;
	}
	//使用...
	//
	//
	
	//释放
	free(p);
	p = NULL;
	return 0; 
}

三.calloc

C语言还提供了 calloc 函数，也用来动态内存分配，原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

（1）函数功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并把空间的每个字节初始化为0

（2）与malloc函数的区别：calloc 函数会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为0

示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int *p = (int*)calloc(10,sizeof(int));
	if(p != NULL) {
		int i = 0;
		for(i = 0;i<10;i++)
		{
			printf("%d ",*(p + i));
		}
	} 
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

输出

如果对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以使用 calloc 函数

四.realloc

有时我们发现过去申请的空间太小或者过大了

需要对内存的大小做灵活的调整，realloc 函数就可以做到动态开辟内存大小的调整

函数原型如下：

void* realloc (void* ptr, size_t size);

（1） ptr 是要调整的内存空间的起始地址

（2）size 是调整之后新的大小

（3）返回值为调整之后的内存空间的起始位置

（4）realloc 函数在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 函数调整内存空间的情况

（1）原有空间之后有足够大的空间。这时候扩展内存就直接在原有内存之后追加空间，原来空间的数据不变

（2）原有空间之后没有足够大的空间。扩展方法：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间。这样函数返回的是一个新内存地址

注意malloc free calloc realloc 这几个函数都声明在 stdlib.h 头文件中

五.常见动态内存分配错误

1.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

void text()
{
   int *p = (int*)malloc(100);
//使用...
//
//未调用free(p),离开函数后内存泄漏
}

2.对NULL指针的解引用操作

void text()
{
    //C语言中的INT_MAX表示整型能存储的最大值
    int *p = (int *)malloc(INT_MAX);
    *p = 20;//如果p是NULL，就会出现问题
    free(p);
}

3.对动态开辟空间的越界访问

void text()
{
	int i = 0;
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if(NULL == p) {
		exit(EXIT_FAILURE);//退出 
	} 
	for(i = 0;i <= 10;i++)
	{
		*(p + i) = i;//当 i 是10的时候越界访问  
	}
	free(p);
}

4.对非动态开辟内存使用 free 释放

void text()
{
    int n = 10;
    int *p = &a;
    free(p);//错误
}

5.使用 free 释放一块动态开辟内存的一部分

void text()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    p++;
    free(p);//这时p不再指向动态内存的起始位置
}

6.对同一块动态内存多次释放

void text()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    free(p);
    free(p);//重复释放
}

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