动态内存管理(1)

目录

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1. 为什么存在动态内存分配

2. 动态内存函数的介绍

2.2 calloc

2.3 realloc

3. 常见的动态内存错误

3.1 对NULL指针的解引用操作

3.2 对动态开辟空间的越界访问

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

3.5 对同一块动态内存多次释放

3.6 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）​​​​​​​

1. 为什么存在动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟方式有：

int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述的开辟空间的方式有两个特点：

1. 空间开辟大小是固定的。

2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道， 那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。

这时候就只能试试动态存开辟了。

2. 动态内存函数的介绍

2.1 malloc和free

void* malloc (size_t size);

这个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。

如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。

如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查。

返回值的类型是 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的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<limits.h>int main()
{//申请一块空间，用来存放10个整型//int* p = (int*)malloc(INT_MAX*4);int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}return 0;
}

free函数用来释放动态开辟的内存。

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。

如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

#include <stdio.h>
int main()
{//代码1int num = 0;scanf("%d", &num);int arr[num] = {0};//代码2int* ptr = NULL;ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空{int i = 0;for(i=0; i<num; i++){*(ptr+i) = 0；}}free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存ptr = NULL;//是否有必要？return 0;
}

2.2 calloc

C语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

 函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。

与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。 举个例子：

int main()
{int* p = malloc(10 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}//打印int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d\n", *(p + i));}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

2.3 realloc

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时 候内存，我们一定会对内存的大小做灵活的调整。

那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小 的调整。

函数原型如下：

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

ptr 是要调整的内存地址 size 调整之后新大小 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在调整内存空间的是存在两种情况：

情况1：原有空间之后有足够大的空间

情况2：原有空间之后没有足够大的空间

情况1 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。

情况2 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，realloc函数的使用就要注意一些。

int main()
{int* p = calloc(10, sizeof(int));if (p == NULL){perror("calloc");return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){p[i] = i;}//打印for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d\n", *(p + i));}//空间不够，希望调整空间为20个整型的空间int* ptr = (int*)realloc(p, 2000*sizeof(int));if (ptr != NULL){p = ptr;}//...//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

3. 常见的动态内存错误

3.1 对NULL指针的解引用操作

void test()
{int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);*p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题free(p);
}

3.2 对动态开辟空间的越界访问

void test()
{int i = 0;int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));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);
}

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{int a = 10;int *p = &a;free(p);//ok?
}

3.4 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不再指向动态内存的起始位置
}

3.5 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
}

3.6 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);
}

忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。

切记：

动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放