C语言——动态内存管理

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了一块连续可用的空间，并返回指向这个空间的地址。

• 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的地址。
• 如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做好检查。
• 返回值的类型为 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的行为是标准未定义的，取决于编译器。

calloc

calloc函数也用来动态分配内存。

void* calloc(size_t num, size_t size);

• 函数功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并把空间的每个字节初始化为0.
• 与malloc的区别在于：calloc在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为0.

 realloc

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

• ptr是要调整的内存地址，size是调整之后的新大小。
• 返回值为调整之后的内存起始位置。
• 这个函数调整原始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。
• realloc在调整内存空间时存在两种空间：

1. 原有空间之后有足够大的空间
2. 原有空间之后没有足够大的空间。

• 当是情况1的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。
• 当是情况2的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
• 由于上述的两种情况，realloce 函数的使用就要注意一些。

free

void free(void* ptr);    // free函数用来释放空间

•  如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么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。

常见的动态内存错误（以下做法都错误）

• 对NULL指针的解引用操作

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(20);
	*p = 20;	//如果p的值为NULL就会有问题
	free(p);
}

• 对动态开辟空间的越界访问

void test()
{
	int i = 0;
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));	//只分配了10个int整型的空间--40个字节
	if (NULL == p)
	{
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	for (i = 0; i <= 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;	//当i是10的时候越界访问
	}
	free(p);
}

• 对非动态开辟内存使用free释放

//该做法错误
void test()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p); //不可以释放非动态开辟的内存
}

• 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	p++;
	free(p); //p不再指向动态的起始位置
}

•  对同一块动态内存多次释放

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	free(p);
	free(p); //重复释放
}

 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL != p)
	{
		*p = 20;
	}
}
int main()
{
	test();
	while (1);
}