【C语言】：动态内存管理

一.为什么要有动态内存管理

int a = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10];//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

上述开辟内存方式有两个特点：

①开辟空间的大小是确定的。

②数组在声明的时候，必须指定数组长度，数组空间一旦确定了大小就不能调整了。

但是对于空间的需求，有时候不仅仅是上述情况。

所以C语言引入动态内存管理允许程序在运行时根据需要分配和释放内存，避免了静态内存分配（如全局变量或栈变量）的局限性。

二.常用的动态内存常数

1.malloc 和 free

功能：分配内存块；向内存的堆区申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的起始地址。

返回值：void*类型，①如果开辟成功，则返回这块空间的起始地址；②如果开辟失败，则返回一个NULL空指针。

注意：

①由于malloc 函数有可能返回的是一个空指针，因此在使用前需要检查malloc 函数的返回值是否非空。

②如果参数size为0，malloc的行为标准是未定义的

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功能：释放内存块；

参数：

如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么free函数的行为是未定义的。

如果参数ptr是NULL指针，则函数什么也不做。

malloc和free都声明在<stdliob.>头文件中。

例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main() {
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	int arr[num];
	int* ptr = NULL;
	ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));
	if (NULL != ptr)//判断是否开辟成功 {
		int i = 0;
	for(i = 0;i < num;i++){
		*(ptr + i) = i;
	}
	free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
	ptr = NULL;
	return 0;
}

注意：当经过free(ptr)；后，ptr指针指向的动态内存被释放掉，但是ptr本身还是存在的，因此需要置空，否则ptr指针就成为了野指针。

一般情况下，malloc和free是成对出现的。

2.calloc

功能：分配内存并初始化为0；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都初始化为0。

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

结果为0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

3.realloc

 

功能：调整已分配内存的大小，可扩展或缩小原有内存块。

参数：ptr是要调整的内存地址；size为调整之后新的大小，单位是字节。

返回值：为调整之后的内存的起始位置

注意：这个函数在调整内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据转移到新的空间

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
	int* ptr = (int*)malloc(20);
	if (ptr != NULL) {
		int* temp = realloc(ptr, 40);
	}
	return 0;

}

 注意：realloc调整内存空间存在两种情况：

①情况一：原有空间之后有足够大的空间

扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化

②情况二：原有空间之后没有足够大的内存空间

这时候扩展内存就会在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。并且函数返回一个新的地址。

常见的内存错误

①对NULL指针解引用操作；

②对开辟的动态内存空间越界访问；

③对非动态开辟内存进行free释放；

④使用free释放动态开辟内存的一部分；

⑤对同一块动态内存多次访问；

⑥对动态内存忘记释放