C语言之“动态内存管理”

这一节的内容是动态内存管理喔，指针+结构体+动态内存管理，是学习数据结构非常重要的知识，大家加油！！

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1. 为什么要有动态内存分配

我们之前学习的内存开辟方式是：

int a = 10;
int arr[10] = 10;

但是这种方法有弊端：
1.空间开辟的大小是固定的
2.数组在申明的时候就必须指定它的长度，而且一旦确定不能修改

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。

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，比较灵活，且节约空间or不浪费空间。

2. malloc和free(动态内存的申请，释放）

malloc是memory allocate：内存分配

free是自由的意思，即释放内存

malloc和free最好成对使用，有申请有释放。

2.1 malloc

malloc的基础认识

1. malloc是一个申请动态内存开辟的函数。

(1)malloc的功能是allocate memory block：开辟内存块
(2)malloc的头文件是stdlib.h
(3)malloc所生成的空间是连续的

2.函数的形式是void* malloc (size_t size)这个函数向内存申请以块 连续 可用的空间，并返回指向这块空间的指针。

• 当需要多大的字节时，将这个数字传过去（参数是size[空间大小]，参数的单位是字节）
• 这个函数返回的是void*指针，意思是当开辟了size大小的空间时，会将这个空间的起始地址传回来。如果申请失败，会返回空指针。

3. malloc申请的空间和数组的空间有什么区别？

1.malloc申请的是动态内存空间，它的大小可以调节
2.开辟空间的位置不一样

malloc的应用

假设想申请10个整型的空间，如何申请？

• 1.首先：将10个整型的大小作为参数传给函数mallocmalloc(10*sizeof(int))
• 2.接下来：接收申请的空间的地址，用什么类型来接收呢？返回值的类型是 void*，用void*接收的话，之后不好使用，我们可以将地址强制类型转化成相应的，即具体在使用的时候使用者自己来决定。

int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

• 3.最后进行判断，看是否开辟成功；如果失败的话，返回原因。如果成功的话，则返回一个指向开辟好空间的指针，最后再在这10个整型的空间（40字节）存上数据。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
   
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	//接下来这一步很重要，一定要检查是否为空指针，如果是，提前返回
	if (p == NULL)
	{
   
		perror("malloc");
		return 1;  
		//在知道原因之后就退出吧，return 0是正常返回，非0是不正常返回
	}
	else
	{
   
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
			*(p + i) = i;
			//或者p[i]=i;
	}
	return 0;
}

2.2 free

1.函数free用来释放动态开辟的内存。 空间被释放之后，ptr指向的空间不属于当前程序，但是还是可以找到的（野指针）

2.函数free的原型是：void free (void* ptr)

• 将动态内存的起始地址传过去
• 没有返回值（void）

举例：在前面我们申请了40个字节的空间，地址是p，现在想要释放：

free(p);在这之后，再写一个p=NULL;,防止p称为野指针

3.free的头文件是stdlib.h

• 如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的（比如 int a = 0; int* ptr = a;)，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。

3. calloc和realloc

3.1 calloc

1.calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

它的含义是：开辟num个大小为size的空间，并且把空间的每个字节初始化为0。

2.calloc和malloc的区别是：

(1.calloc会将每个字节初始化为0.
(2.malloc是写总的空间大小，calloc是分开。

int main()
{
   
	// 比如都申请10个整型的空间
	int* ptr1 = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	int* ptr2 = (int*)calloc(10, sizeof(int));
}

3.2 realloc

1.re再次，alloc开辟内存。realloc是调整

2.函数原型： void* realloc (void* ptr, size_t size);
• 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。

3.realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
◦ 情况1：原有空间后面有足够大的空间（直接在原有内存之后追加空间）
◦ 情况2：原有空间后面没有足够大的空间（realloc函数会直接在内存的堆区寻找一块新的满足大小的空间；再将旧的数据拷贝到新的空间；最后释放旧的空间）

4.返回的值有可能是新地址，旧地址，空指针，我们不清楚什么情况。如果realloc用原来动态内存的空间来接收，如果后续空间不够，原来的数据都有可能搞丢。为了防止数据丢失，我们可以将返回值放在新的指针中。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
   
	int* p = (int*)icalloc(10, sizeof(int)); //这里地址是p
	if (p == NULL)
	{