【C语言】动态内存管理。alloca、calloc、malloc、free、realloc是什么？动态内存开辟的常见使用错误

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前言

本篇文章旨在简单介绍动态内存管理的四个主要的函数，其次我们会通过一些代码演示一些使用时的常见错误，帮助读者加深动态内存管理的这四个函数。

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一、malloc是什么？

众所周知，在C语言的学习中，我们经常要用到动态内存管理。即我们会根据自身程序的需要，向内存申请空间，结束释放它。而malloc正是这样的一个申请内存空间的函数。

调用形式： void* malloc (size_t size)；
其中size代表向内存申请空间的大小，而void*表示malloc函数的返回类型。由于malloc不知道开辟空间的具体类型，因此我们需要自定义类型，将所开辟的空间运用到我们要使用的数据类型。
功能： 向内存申请size字节的一块内存空间
开辟成功：返回一个指向开辟好空间的指针
开辟失败： 返回一个NULL指针
分配内存空间的机制： 注意，malloc开辟的内存是在堆上进行的。malloc()从堆里面获得空间,也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时,就会遍历该链表,然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后就将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序。【摘自：C语言的malloc和free函数]

使用案例：

    int* p = (int*)malloc(40); 
    //这行代码的意思是:开辟一块40字节的内存空间，
    //并且强制转化为整型数组类型，函数的返回值为指向该数组首地址的指针，并把该指针赋值给整型指针变量p。 

注意事项
由于malloc操作是在堆上完成的，堆的特点是你申请了空间，你不还我也不要。因此malloc使用完后一定要记得释放这块空间，否则会出现内存泄漏的情况！！而释放内存空间的函数就是free函数~（有借有还，再借不难嘛）

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二、free是什么？

上文中我们讲到，free函数就是用来释放内存空间的函数，这里我们隆重介绍free~

函数原型：void free (void* ptr);
其中ptr的意思是释放ptr所指向的一块内存空间。

注意： 1. 如果ptr是空指针，那么free不会做任何事情
2. 请注意，该函数没有改变ptr本身的值，因此它仍然指向相同的位置(现在无效)。
3. 因此free完后，要记得把指针置空，防止非法访问
4. ptr一定要指向之前申请空间的首地址

使用实例：

    free(p);
    p = NULL;

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三、calloc是什么？

calloc的原型：void* calloc (size_t num, size_t size);
calloc同样也是内存分配函数。其中size_t num 表示去分配的元素的数量，size_t size表示每一个元素的大小。void*表示返回的是void类型

注意： 1. calloc最大的特点是其会将每个元素的初始值置为0
2. 如果内存分配失败，则会返回一个NULL指针

应用实例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
   
    int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));

    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
        printf("%d  ", *(p + i));

    return 0;
}

四、realloc是什么？

函数原型：void* realloc (void* ptr, size_t size);
事实上realloc是改变ptr所指向空间的大小。其中ptr是先前开辟的内存块的指针（也就是指向malloc或calloc申请的内存空间）。size_t size新开辟内存的空间，注意这里是新开辟内存空间，并不是增加了size大小的空间。 其返回值依旧是void*,使用者可以根据自己的需要转化为所需要的类型。

返回值： 其返回值是void*类型，并且指向新开辟空间的地址，这个地址即可能和原来的地址相同，也可能和原来地址不同，这取决于原来地址后面是否能放下新开辟空间。

注意

1. 如果ptr是一个空指针，那么realloc的功能和malloc功能相识，同样开辟size大小的内存空间，并返回这块空间的启示地址。
2. 如果开辟失败，realloc会返回一个空指针。
3. 如果ptr指向的空间之后有足够的空间可以追加，则直接追加，返回的是p原来的起始地址
4. 如果ptr指向的空间之后没有足够的空间可以追，那么realloc会找到一块新的内存空间，再把原来内存空间的数据拷贝过来，释放旧的内存空间还给操作系统，最后返回新开辟的内存空间的起始地址。

五、动态内存开辟的常见错误

1. 对NULL指针的解引用操作

    int* p = (int*)malloc(INT_MAX);