29.动态内存申请

1.动态内存分配的概念

在数组一章中，介绍过数组的长度是预先定义好的，在整个程序中固定不变，但是在实际的编程中，往往所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数可以按需要动态的分派内存空间，也可以把不再使用的空间回收再利用。

2.静态分配，动态分配

静态分配

• 在程序编译或运行过程中，按事先规定的大小分配内存空间的分配形式。int a[10]
• 必须事先知道所需空间的大小。
• 分配在栈区或全局变量区，一般以数组的形式。
• 按计划分配

动态分配

• 在程序的运行过程中，根据需要的大小自由分配所需空间。
• 按需分配。
• 分配在堆区，一般使用特定的函数进行分配。

3.动态分配函数

stdlib.h

1.malloc函数

void* malloc(unsigned int size);

• 在内存的动态存储区（堆区）中分配一块长度为size字节的连续区域，用来存放类型说明符指定的类型。
• 函数原型返回void* 指针，使用时必须做相应的强制类型转换，分配的内存空间内容不确定，一般使用memset初始化。
• 返回值：分配空间的初试地址（分配成功）NULL （分配失败）
  

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* p;
	int i, n;
	printf("请输入您要申请int数组的元素个数\n");
	scanf_s("%d", &n,4);
	p = (int*)malloc(n * 4);
	if (p == NULL)
	{
		printf("malloc error");
		return 0;
	}
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		p[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("p[%d]=%d\n", i, p[i]);
	}
	free(p);
	return 0;
}

2.free函数（释放内存函数）

• 头文件 #include<stdlib.h>
• 函数定义 void free(void* ptr)
• 函数说明 free函数释放ptr指向的内存。

注意：
1）ptr指向的内存必须是malloc calloc relloc动态申请的内存
2）free后，因为没有给ptr赋值，所以ptr还是指向原来动态申请的内存，但是内存已经不能再用了，ptr变成野指针了。
3）一块动态申请的内存只能free一次，不能多次free。

3.calloc函数

• 头文件 #include<stdlib.h>

• 函数定义 void* calloc(size_t nmemb, size_t size);

• size_t实际是无符号整型，它在头文件中用typedef定义出来的。

• 函数功能：在内存的堆中，申请nmemb块，每块的大小为size个字节的连续区域。

• 函数的返回值：申请的内存的首地址（申请成功）返回NULL（申请失败）

注意：
malloc和calloc函数都是用来申请内存的。
区别：
1）函数的名字不同。
2）参数的个数不同。
3）malloc申请的内存，内存中存放的内容是随机的，不确定的。而calloc函数申请的内存中的内容为0.

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* p;
	int i, n;
	printf("请输入您要申请int数组的元素个数\n");
	scanf_s("%d", &n, 4);
	p = (int*)calloc(n , 4);
	if (p == NULL)
	{
		printf("malloc error");
		return 0;
	}
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		p[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("p[%d]=%d\n", i, p[i]);
	}
	free(p);
	return 0;
}

在堆中申请了n块，每块的大小为4字节，即4*n个字节连续的区域。

4.realloc 函数（重新申请内存）

调用malloc函数和calloc函数，单次申请的内存是连续的，但两次申请的两块内存不一定连续。有些时候有这种需求，即先用malloc函数或者calloc函数申请了一块内存，还想在原先内存的基础上挨着继续申请内存。或者释放后边一部分内存。这是可以使用realloc函数。

• 头文件 #include<stdlib.h>
• 函数的定义 void* realloc(void* s,unsigned int newsize);
• 函数的功能：在原先s指向的内存基础上重新申请内存，新的内存的大小为newsize个字节，如果原先内存后面有足够大的空间，就追加，如果后面的内存不够用，则realloc函数会在堆区找一个newsize字节大小的内存申请，将原先内存中的内容拷贝过来，然后释放原先的内存，最后返回新的内存地址。

char* p;
p=(char*)malloc(100)
//想要重新申请申请内存，新的大小为50个字节
p=(char*)realloc(p,50);
//p指向的内存新的大小为50个字节，100个字节后50个字节的存储空间就被释放了。


注意：malloc calloc realloc动态申请的内存，只有在free或程序结束的时候才释放。

4.内存泄漏

• 内存泄漏的概念：申请的内存，首地址丢失，再也无法使用，也无法释放，这块内存就被泄露了。

例1：

int main()
{
char *p;
p=(char*)malloc(100);
//p指向内存了
p=“hello world”;
//从此以后，再也找不到申请的100个字节了。则动态申请的100个字节就被泄露了
return 0;
}

例2：

void fun()
{
char* p;
p=(char*)malloc(100);
//p指向内存了
}
int main()
{
fun();
fun();
return 0;
}
//每调用一次fun泄露100个字节

解决方法1

void fun()
{
char* p;
p=(char*)malloc(100);
//p指向内存了
free(p);
}
int main()
{
fun();
fun();
return 0;
}

解决方法2

void fun()
{
char* p;
p=(char*)malloc(100);
//p指向内存了
return p;
}
int main()
{
char* q;
q=fun();
free(q);
return 0;
}

总结：申请的内存，在不用的时候一定要释放内存。