第七章 动态内存申请

目录

7.1 概述

7.2 静态分配、动态分配

7.3 动态分配函数

7.3.1 malloc函数

7.3.2 free函数

7.7.3 calloc函数

7.3.4 realloc函数（重新申请内存）

7.4 内存泄漏

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7.1 概述

数据的长度是预先定义好的，在整个程序中固定不变，容量不能改变。但实际编程时往往会发生所需的内存空间取决于实际输入的数据，无法预先确定。

C语言提供了一些内存管理函数，可以按需动态的分配内存空间，也可把不再使用的内存空间回收再次利用。

7.2 静态分配、动态分配

1、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方式：int a[10]，

（1）必须事先知道所需空间的大小

（2）分配在栈区或全局变量区，一般以数组的形式

（3）按计划分配

2、动态分配

在程序运行过程中，根据需要的大小自由分配所需的空间，分配在堆区，一般使用特定的函数进行分配

7.3 动态分配函数

7.3.1 malloc函数

include<stdlib.h>

void* malloc(unsigned int size);

参数是无符号整形，返回值是void指针。

在内存的动态存储区（堆区）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，分配的内存空间内容不确定，一般使用memset初始化。

注意：

（1）函数原型返回void*指针，使用时必须做相应的强制类型转换

char* p;

p = (char*)malloc(20); //强制类型转换，将申请的内存空间转换为存储字符类型数据的内存空间。

（2）调用malloc后一定要判断一下申请内存是否成功，如果成功，返回值是分配空间的起始地址，如果失败，返回值是NULL。

（3）如果多次malloc申请的内存，第一次和第二次申请的内存并不一定是连续的。

例如：

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>


int main()

{

int* p;

int i, n;

printf("请输入您要申请的int数组的元素个数\n");

scanf_s("%d", &n);

p = (int*)malloc(n*sizeof(int));

if (p == NULL)

{

printf("malloc error\n");

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;

}

请输入您要申请的int数组的元素个数

4

p[0] = 0

p[1] = 1

p[2] = 2

p[3] = 3

7.3.2 free函数

#include<stdlib.h>

void free(void *ptr)

free函数释放的是ptr指向的内存，而ptr指向的内存必须是malloc、calloc、relloc动态申请的内存。

注意：

（1）free后由于没有给p赋值，所以p还是指向原先动态申请的内存，但是内存已经不能再使用了，p变成野指针；

（2）同一块动态申请的内存不能多次free

7.7.3 calloc函数

#include<stdlib.h>

void calloc(size_t nmemb, size_t size);

有两个参数，size_t实际上是无符号整形，是在头文件中用typedef定义出来的，nmemb是申请的内存块数量，size是每块的字节大小，返回值是通用指针void*。

在内存的堆中，动态申请nmemb块，每块的大小都是size字节的连续区域。

注意：

（1）调用calloc后一定要判断一下申请内存是否成功，如果成功，返回值是分配空间的起始地址，如果失败，返回值是NULL。

（2）申请的总字节数是nmemb * size。

（3）malloc申请的内存，内存中存放的内容是随机不确定的；而calloc函数申请的内存中的内容是0。

（4）malloc多次申请的内存不一定连续，而calloc申请的多个内存块是连续的，它申请了nmemb * size个字节的连续内存空间。

使用方法类似于malloc，同样需要强制类型转换：p = (int*)calloc(1 ,n * sizeof(int));

7.3.4 realloc函数（重新申请内存）

（1）在malloc或calloc申请的内存后，紧挨着继续申请内存

（2）释放malloc或calloc申请的内存中的最后一部分

#include<stdlib.h>

void* realloc(void*s, unsigned int newsize);

在原先s指向的内存基础上重新申请内存，新内存大小为newsize字节，如果原先内存后面有足够大的空间则追加，如果后面内存不够用，就在堆区找一块newsize字节大小的内存申请，将原先内存上的内容拷贝过来，然后释放原来的内存，最后返回新内存的地址。

如果newsize比原先的内存小，则释放原先内存后面的存储空间，只保留前面的newsize字节。

返回值：新申请的内存的首地址

注意：malloc、calloc、realloc申请的内存从申请开始，直到free或者程序结束才释放。

7.4 内存泄漏

1、概念：申请的内存首地址丢了，找不到了，没办法使用了，也没办法释放了，这块内存就被泄露了。

例1：

int main()

{

char* p;

p = (char*)malloc(100);

p = "hello world";

return 0;

}

p不再指向申请的内存，而是指向了别的地方，也没有其他指针指向申请的内存，那么申请的那100个字节再也找不到了，动态申请的100个字节就被泄露了。

例2：

void fun()

{

char* p;

p = (char*)malloc(100);

}

int main()

{

fun();

fun();

return 0;

}

这时每次调用一个fun都会动态申请一个100字节的内存块，但没有释放，程序没有结束就会继续占用内存，这时就会内存泄漏。

解决方案1：谁申请谁释放

void fun()

{

char* p;

p = (char*)malloc(100);

free(p);

}

int main()

{

fun();

fun();

return 0;

}

解决方案2：申请后给别人，别人要释放

void fun()

{

char* p;

p = (char*)malloc(100);

free(p);

}

int main()

{

char* q;

q = fun();

free(q);

return 0;

}