动态内存申请-优快云博客

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本文详细介绍了C语言中动态内存申请函数malloc、calloc、realloc的使用方法，以及free函数的释放机制，强调了正确处理内存分配和释放的重要性，包括避免常见错误如未判断返回值、越界访问和误释放非动态内存。

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一、为啥要申请动态内存？

我们了解学过的：

各种类型变量的声明，数组的声明，再创建时都是会申请一定的空间(内存)，但是都是在栈区上申请的

第一个向栈区申请4个字节的空间

第二个向栈区申请5*4 = 20个字节的空间

但是，这样在栈上申请开辟的空间大小是固定的，然而数组在声明时必须确定大小，这样限制了数组只能这么大，后续需要更大的空间时，无法满足这一个要求；（当然提一嘴，🐸🐸c99支持了变长数组，也就是说数组里面的元素个数可以是变量，遗憾的是VS不支持🤷‍♂️🤷‍♂️）

可是，有时候我们需要的空间⼤⼩在程序运⾏的时候才能知道，这个时候怎么办呢？？？就此就有了动态内存的申请的用武之地；可以让程序员灵活开辟和销毁空间。

二、内存申请函数

申明一下：（头文件 <stdlib.h>）

有关内存的情况，都是以字节为单位进行的，所以下面的空间申请也是以字节为单位向内存申请空间，而下面向内存申请的一块空间是连续的，有没有发现和数组很像？？其实类似于数组，但是数组是向栈区申请固定空间，然而内存函数就是向内存申请一个可变化大小的空间，但是不同内存函数之间又有着不小的差别

1、malloc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其中size是元素大小；但是返回viod指针，所以可以为各种类型数据申请空间，自己去定义需要的类型，但是需要用个强制内型转换

以char型为例：相当于申请一个char型数组arr[5]；（前面乘了5就是申请5个size（type）大小的元素）

如下图：向内存申请一块空间；

返回的是指针

失败则是返回空指针（NULL）；

成功指向开辟好空间的指针；

如果参数 size 为0，malloc的⾏为标准是未定义的，取决于编译器

2、calloc函数：

向空间申请num个大小为size的元素（也就是一个数组），并把每个字节初始化为 0；

一个字节：

3、realloc函数：

让空间申请更加灵活，可以修改空间的大小，返回的是调整之后的起始位置；str接受需要调整内存的地址，size是需要调整的空间大小，也就是你原本空间是20，你需要40字节的空间，那么你就申请40，他会给你的空间从20字节的空间变成40字节的空间

申请成功的话，调整空间有2种情况：

情况1：直接原地址扩容

情况2：拷贝原地址内容到新地址扩容空间大小——异地扩容

！！！！异地扩容会将原空间进行销毁

有一个写法：这个相当于上面malloc的例子，传的空地址，此时相当于向内存申请一个空间来使用，而不是调整一个空间大小，等价于malloc

失败则是返回空指针（NULL）；

成功指向开辟好空间的指针；

如果参数 size 为0，malloc（realloc）的⾏为是标准是未定义的，取决于编译器

4、free函数：

动态内存的释放和回收，未释放可能存在内存的泄露 "内存泄露"

释放的是起始位置，注意一定要传起始地址（我们申请空间下来，我们拥有了这个空间是使用权限，你只有使用权限，肯定是要还回去的，住酒店到时间了还得退房；free相当与将使用权限还给操作系统）

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。（不能释放非动态开辟空间）
如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

回收权限以后，接受动态内存的指针会变成野狗（野指针），我们要给它栓起来（赋值空指针）

注意：虽然若是没有释放，当程序结束时会由操作系统进行释放，但是还是要尽量去使用free释放，我们要告诉别人需要释放，因为你不退出，这个内存一直占着茅坑不拉屎，不是浪费资源么，所以一定要去释放！！！！！！

5、代码实现一下：

说一下，malloc 、calloc、realloc函数都要有的操作步骤

你申请了空间，有可能会失败，若是失败呢就是空指针，对于空指针是不能进行操作的，所以需要判断一下是否为空！！！看下面代码即可；

malloc:

int main()
{
	char* arr = (char*)malloc(5*sizeof(char));
	if (arr == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	free(arr);
	arr = NULL;

	return 0;
}

return 1：表示提前结束的意思，你都申请失败了那么我们就只好提前结束了

perror函数：用于在发生系统调用错误时输出有关错误信息的描述。

calloc：

int main()
{
	char* arr = (char*)calloc(5,sizeof(char));
	if (arr == NULL)
	{
		perror("calloc");
		return 1;
	}
	free(arr);
	arr = NULL;

	return 0;
}

realloc:

int main()
{
	char* arr = (char*)calloc(5, sizeof(char));
	if (arr == NULL)
	{
		perror("calloc");
		return 1;
	}
	//arr要是首元素地址,额外创建一个指针来接受realloc，因为如果realloc申请失败，则会返回空指针，但是arr是有值的
	char* ctr = realloc(arr, 10 * sizeof(char));
	if (ctr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	arr = ctr;
	//释放空间
	free(arr);
	arr = NULL;
	return 0;
}