C语言之内存操作函数

引言

为什么会有内存操作函数呢？我们已经可以用定义变量，数组的方式来从内存开辟一块空间，但是我们一旦这么做了以后，所开辟的空间就固定住了，例如：

int main()
{
    int a = 0;
    int arr[10] = { 0 };
    return 0;
}

再之后我们如果想存更大的数组的时候，比如存20个整数，这个数组arr就不能满足我们的要求了，就需要创建新的数组才可以，这时候就可能造成空间的浪费。

为了避免这种情况的发生，我们有了动态内存管理，可以使我们自由申请调整释放空间，非常的灵活好用。

malloc函数

首先使用此函数需包含头文件stdlib.h，而且同下函数，都需要包含此头文件。

void* malloc( size_t size );

动态内存开辟函数malloc向内存申请一块连续可用的空间，并且返回这块空间的起始地址为void*类型指针；如果申请空间失败则返回NULL指针。

而如果你找茬的话，希望申请一块大小为0的空间，那就只能看你用的编译器的脾气了:>

free函数 

void free( void* ptr );

free函数对ptr指针指向的动态开辟申请的空间进行释放和回收。

如果你给他的不是动态开辟的内存，那么这个行为是未定义的；

如果你给他的指针是NULL空指针的话，无事发生。

注意！当我们释放完毕空间后，如果有定义指向那块动态空间的指针就会变成野指针，需要及时置为空指针。

#include <stdlib.h>
int main()
{
    int* ptr = (int*)malloc(20); //申请动态空间
    if ( ptr == NULL )
    {
        perror("malloc"); //判断申请空间是否成功
        return 1;         //如果申请失败直接提前返回
    }

    //进行操作......

    free(ptr); //此时ptr成为野指针，需及时置为空指针
    ptr = NULL;
    return 0;
}

calloc函数

void* calloc( size_t num, size_t size );

动态内存开辟函数calloc向内存申请num个大小为size的元素开辟空间，并将此块空间初始化为0.

如果开辟成功，返回开辟空间初始位置指针（void*) ；如果申请失败同malloc函数返回NULL。

其实calloc就是malloc函数的一个改进版，加入了细分的数量和单位大小，还添加了初始化步骤，其他与malloc函数几乎无异。

realloc函数

void* realloc( void* ptr, size_t size );

动态内存调整函数realloc是我们可以对动态开辟的内存进行大小的调整，具体为调整ptr指向的动态内存空间为size大小，返回值为调整后的内存起始位置指针。

这时候就有两种情况：1.原空间大于调整后的空间。2.原空间小于调整后的空间

第一种情况比较简单，因为是调小了空间，一定有足够的空间进行操作。

而第二种情况我们就需要分析，如果延展空间的话，原空间后面的空间是否能满足我们的要求呢。

原空间	尚未分配的空间	已经分配好的空间
①	②	③

如果是原内存后空间能够满足我们调整后空间大小要求的话，直接调整到需要的大小，然后返回原空间的初始位置的指针；

如果原内存后的空间不满足我们调整的要求的话，即尚未分配的空间②大小小于调整后空间与原空间的差值，这时候我们的realloc函数就会再找一块满足调整后大小的内存空间，然后把我们的原空间的内存复制一份到新空间去，并返回新位置初始位置的指针，释放原空间。

柔性数组 

柔性数组的概念是针对于结构体来说的，我们结构体中最后一个成员如果是一个未定义大小的数组的话，这个成员就是一个柔性数组

struct st_type
{
 int i;
 int a[];//柔性数组成员
};

有几点需要注意：结构中的柔性数组成员前面必须至少⼀个其他成员；

sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存；

包含柔性数组成员的结构用malloc()函数进⾏内存的动态分配，并且分配的内存应该⼤于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct S
{
	int i;
	int arr[];
};

int main()
{
	int sz = sizeof(struct S); //包含柔性数组的结构体大小
	printf("%d\n", sz);
	struct S* ptr = (struct S*)malloc(sz + 100 * sizeof(int)); //给结构体申请动态内存空间
	ptr->i = 100;
	for (int h = 0;h < ptr->i;h++)
	{
		ptr->arr[h] = h;
		printf("%d ", ptr->arr[h]+1);
	}
    free(ptr);
    ptr = NULL;
	return 0;
}