动态内存管理

为什么存在动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟方式有：

int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述的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，它所需要的内存在编译时分配。

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。 这时候就只能试试动态存开辟了。

动态内存函数的介绍

malloc

C语言提供了一个动态内存开辟的函数：

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。

• 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。

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
    //动态内存开辟
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 1;//异常返回
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//没有free
	//并不是说内存空间就不回收
	//当程序退出时系统会自动退出程序
	return 0;
}

free

C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (void* ptr);

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

最合适的写法是这样的

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
    //动态内存开辟
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 1;//异常返回
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	free(p);
    p = NULL;
    //这里防止P变成野指针
	return 0;
}

colloc

C语言还提供了一个函数叫calloc， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

• 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。

int main()
{
    //动态内存开辟
	int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 1;//异常返回
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	free(p);
	return 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。

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。

int main()
{
    //动态内存开辟
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 1;//异常返回
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 1; i < 11; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//扩容
	realloc(p, 80);//新的大小为80
	free(p);
	return 0;
}

realloc在调整内存空间的是存在两种情况

• 情况一:

40个字节之后，已经被别的内存占用

那么realloc函数就会重新寻找一块有80个字节的连续内存空间，把之前的内存复制过去，返回新的地址

• 情况二：

40个字节之后，没有被占用

直接再续上40个字节即可

注意：不要让p来直接接收返回值的指针，万一开辟失败了呢

int main()
{
    //动态内存开辟
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 1;//异常返回
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 1; i < 11; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	//扩容
	int* ptr = realloc(p, 80);//新的大小为80
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
	}
	free(p);
	return 0;
}

如何防止内存碎片的出现

内存池

我们首先向内存申请一块稍微大一点满足我们需要的空间，我们来自己维护内存空间

当然

realloc(NULL,40);
和
melloc(40);
是等价的

常见的动态内存错误

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对NULL指针的解引用操作

int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
 *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
 free(p);

一旦开辟空间失败就会出现问题

所以一定要进行检查

int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
if (p == NULL)
{
	printf("%s", strerror(errno));
	return 1;//异常返回
}
 *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
 free(p);

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对动态开辟空间的越界访问

 int i = 0;
 int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
 if (p == NULL)
 {
	printf("%s", strerror(errno));
	return 1;//异常返回
 }
 for(i=0; i<=10; i++)
 {
 	p[i] = i;//当i是10的时候越界访问
 }
 free(p);

出现了越界访问

开辟空间内存只有十个int

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对非动态开辟内存使用free释放

 int a = 10;
 int *p = &a;
//.....
 free(p);

栈区空间怎么能去释放呢

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使用free释放一块动态开辟内存的一部分

 int *p = (int *)malloc(100);
 if (p == NULL)
 {
	printf("%s", strerror(errno));
	return 1;//异常返回
 }
 p++;
 free(p);//p不再指向动态内存的起始位置

所以我们应该注意指针是否发生了变化

最好是这么写

1. 加上const
2. (p+i)
3. p[i]

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对同一块动态内存多次释放

int *p = (int *)malloc(100);
//...
 free(p);
//...
 free(p);//重复释放

要么就只释放一次

要么就把P置为空指针

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动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

void test()
{
	int* p = (int*)molloc(100);
	//...
	int flag = 0;
    scanf("%d",&flag);
	if (flag == 5)
		return;

	free(p);
	p = NULL;
}

函数一旦提前返回，free没有被执行

这块空间将永远无法被找到

就造成了内存泄漏

内存泄漏防不胜防！！！

一定要多注意！！！