动态内存管理

又是一个周一，每一个明天都是未知的，我们只有把握好今天，那么在未来的某一个明天才会有惊喜等着你，它就在那里等着你的，你可不能半途而废呀！

本期的内容，我们一起来学一学C语言中的动态内存管理，学好这一章，那对于我们后面学习数据结构是有很大帮助的！

🐷1. 为什么要有动态内存分配：

在已有的知识中，我们已经知道内存的开辟方式，例如：

int a = 0;//在栈空间上开辟4个字节
char c  = 0;//在栈空间上开辟1个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

那么我们可以发现，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，必须指定数组的⻓度，数组空间⼀旦确定了大小不能调整

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。

那么C语言为了解决这类问题，引⼊了动态内存开辟，让程序员⾃⼰可以申请和释放空间，就比较灵活了。

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🐇2. malloc和free：

🐇malloc:

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

那么我们可以看见，如果没有给申请的空间赋初值的话，那么空间内就是一些随机值！那么它真的会有申请失败的时候吗？答案是有的：

使用该空间：

 那么我们申请了空间，是不是用完了该还回去呢，这样我们下次才好去借呀，哈哈！

🐇free:

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。

注：malloc和free都声明在 stdlib.h头文件中。

那么将 p赋为空指针是否有必要呢？如果不赋为空指针的话，那么我们的p还是会指向刚刚申请的空间，但那块空间已经释放还给操作系统了，所以为了避免p以后成为野指针，这里将它赋为空指针。

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🐻3. calloc和realloc：

🐻calloc:

😊• 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。

 

🐻 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。

😊• 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

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。

当我们给realloc函数传NULL时，这时realloc相当于我们的malloc。

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🐱4. 常见的动态内存的错误：

🐱4.1 对NULL指针的解引用操作：

🐱4.2 对动态开辟空间的越界访问 ：

🐱4.3 对非动态开辟内存使用free释放 ：

🐱4.4 使用free释放⼀块动态开辟内存的一部分 ：

🐱4.5动态开辟内存忘记释放（内存泄漏） ：

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🐕5. 柔性数组：

柔性数组（Flexible Array）是一种特殊的数据结构，它允许在结构体的末尾定义一个具有可变长度的数组。柔性数组的大小在运行时确定，这使得它成为处理变长数据的一种灵活的选择。

柔性数组的声明方式是将一个未知大小的数组放置在结构体的末尾，但是这个数组的大小可以在结构体实例化之前或之后进行动态分配。

🐕6.1柔性数组的特点：

😊• 结构中的柔性数组成员前⾯必须⾄少⼀个其他成员。

😊• sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

😊• 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。

4个字节？说明sizeof在计算时，没有计算数组arr的大小，因为它此时就是为柔性数组，大小是未知的。

🐕6.2 柔性数组的使用：

对于上述的代码，我们也可以用另外种方法来完成。我们先为结构体申请一块空间，然后再为数组申请一块空间 。

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 ⽅法1 的实现有两个好处： 

第⼀个好处是：方便内存释放

第⼆个好处是：这样有利于访问速度

而且我们的柔性数组还可以应用其他的地方：柔性数组在处理变长数据时非常有用，比如处理网络数据包、文件格式等。它提供了更灵活的内存管理方式，使得我们能够高效地操作变长数据。

时光总是短暂的，相逢的时间总是那么地短暂，希望往后的每一次的相遇都会是更好的你，本期就到这里就结束咯，希望会对你有所帮助！时光不语，却回答了所有问题！