详解动态内存管理！

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1.为什么要用动态内存分配

2.malloc和free

2.1 malloc

2.2 free

3.calloc和realloc

3.1 calloc

3.2 realloc

4.常见的动态内存的错误

4.1 对NULL的解引用操作

4.2 对动态内存开辟空间的越界访问

4.3 对非动态内存开辟空间用free释放

4.4 使用free释放动态开辟内存的一部分

4.5 对一块动态内存多次释放

4.6 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

5. C/C++程序内存区域划分

6.完结散花

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                                            悟已往之不谏，知来者犹可追                                                        

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1.为什么要用动态内存分配

我们已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

 但是上述开辟空间的方式有俩个特点：

1.空间开辟的大小是固定的~

2. 数组在申明的时候一定要指定数组的长度，而数组空间一旦确定了就不能调整大小~

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。
C语言引入了动态内存开辟，让程序员自己可以申请和释放空间，就比较灵活了。
 

2.malloc和free

2.1 malloc

int main()
{int i, n;char* buffer;printf("How long do you want the string? ");scanf("%d", &i);buffer = (char*)malloc(i + 1);if (buffer == NULL) exit(1);for (n = 0; n < i; n++)buffer[n] = rand() % 26 + 'a';buffer[i] = '\0';printf("Random string: %s\n", buffer);free(buffer);buffer = NULL;return 0;
}

 

2.2 free

 注意：在使用free时，我们只是将动态内存开辟的空间释放和回收，然而，我们用来接受返回值的指针依然记得这块空间的地址，所以我们要将其置为空指针NULL~

3.calloc和realloc

3.1 calloc

 举个栗子啦~

int main()
{int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}return 0;free(p);p = NULL;
}

 运行效果如下~

3.2 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

 由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意⼀些~

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *ptr = (int*)malloc(100);
if(ptr != NULL)
{
//业务处理
}
else
{
return 1;
}
//扩展容量
//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//如果申请失败ptr接受NULL导致ptr失忆
//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中
int*p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
return 0;
}

4.常见的动态内存的错误

4.1 对NULL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);
}

4.2 对动态内存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);
}

4.3 对非动态内存开辟空间用free释放

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

4.4 使用free释放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
}

4.5 对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
}

 注：但如果将p置为空指针NULL，free(p)重复也不会报错（本质上free并没有实施）

4.6 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

5. C/C++程序内存区域划分

C/C++程序内存分配的几个区域：
1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内
存容量有限。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：⼀般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。分配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的⼆进制代码。

6.完结散花

好了，这期的分享到这里就结束了~

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