《小猫猫大课堂》三轮5——动态内存管理（通讯录动态内存化）

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目录

前言

动态内存产生的原因

动态内存函数

malloc

free

         calloc

         realloc

常见的动态内存错误

对NULL指针的解引用操作

对动态开辟空间的越界访问

对非动态开辟内存使用free释放

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

对同一块动态内存多次释放

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

举几个栗子，Test函数的结果会怎么样？

C/C++程序的内存开辟

柔性数组

柔性数组的特点：

柔性数组的优势

通讯录（动态内存化）

开辟空间

初始化通讯录

增加联系人（可能需要增容）

销毁通讯录

总结

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前言

动态内存不是很难理解，好好看，应该会很不错！B站有很多好视频，那个可能会更容易理解，再练练题建立自信，应该会很棒！宝子加油鸭！爱你呦！喵~

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动态内存产生的原因

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。

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动态内存函数

malloc

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。

free

void free (void* ptr);

free专门是用来做动态内存的释放和回收的

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。

举个栗子：

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

#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;
}

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calloc

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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if(NULL != p){//使用空间}free(p);p = NULL;return 0;
}

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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。

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

 后面有足够的空间的话，还好。没有足够的空间的话，它会自己另外找足够的空间使用，地址将会改变。

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。

举个栗子：

#include <stdio.h>
int main()
{int *ptr = (int*)malloc(100);if(ptr != NULL){//业务处理}else{exit(EXIT_FAILURE);    }//扩展容量//代码1ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)//代码2int*p = NULL;p = realloc(ptr, 1000);if(p != NULL){ptr = p;}//业务处理free(ptr);return 0;
}

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常见的动态内存错误

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);
}

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);
}

对非动态开辟内存使用free释放

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

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
}

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);
}

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举几个栗子，Test函数的结果会怎么样？

void GetMemory(char *p)
{p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{char *str = NULL;GetMemory(str);strcpy(str, "hello world");printf(str);
}

char *GetMemory(void)
{char p[] = "hello world";return p;
}
void Test(void)
{char *str = NULL;str = GetMemory();printf(str);
}

void GetMemory(char **p, int num)
{*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{char *str = NULL;GetMemory(&str, 100);strcpy(str, "hello");printf(str);
}

void Test(void)
{char *str = (char *) malloc(100);strcpy(str, "hello");free(str);if(str != NULL){strcpy(str, "world");printf(str);}
}

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C/C++程序的内存开辟

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。 

实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。 但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序 结束才销毁

所以生命周期变长。

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柔性数组

C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。

typedef struct st_type
{int i;int a[];//柔性数组成员
}type_a;

柔性数组的特点：

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
• sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
• 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大 小，以适应柔性数组的预期大小。

//code1
typedef struct st_type
{int i;int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4

//代码1
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{p->a[i] = i;
}
free(p);

这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为：

//代码2
typedef struct st_type
{int i;int *p_a;
}type_a;
type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));
//业务处理
for(i=0; i<100; i++)
{p->p_a[i] = i;
}
//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 方法1 的实现有两个好处：

第一个好处是：方便内存释放 如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给 用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你 不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好 了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。

第二个好处是：这样有利于访问速度. 连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正 你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）

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通讯录（动态内存化）

通讯录基础版（点击，看看！）

开辟空间

//Contact.h
//静态
//typedef struct Contact
//{
//	PeoInfo data[1000];//存放人的信息
//	int sz;//当前已存放信息的个数
//}Contact;
//动态 
typedef struct Contact
{PeoInfo* data;//指向存放人的信息int sz;//当前已存放信息的个数int  capacity;//当前通讯录最大容量
}Contact;

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初始化通讯录

//静态
//Contact.c
//void InitContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	pc->sz = 0;
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//}
void InitContact(Contact* pc)
{assert(pc);pc->sz = 0;PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)calloc(sizeof(PeoInfo), DEFAULT_SZ);if (ptr == NULL){perror("InitContact::calloc");return;}pc->data = ptr;pc->capacity = DEFAULT_SZ;
}

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增加联系人（可能需要增容）

//void AddContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	if (pc->sz == 1000)
//	{
//		printf("通讯录已满，无法添加\n");
//		return;
//	}
//	//增加一个人的信息
//	printf("请输入名字:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
//	printf("请输入年龄:>");
//	scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
//	printf("请输入性别:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
//	printf("请输入地址:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
//	printf("请输入电话:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
//	pc->sz++;
//}
void check_capacity(Contact* pc)
{if (pc->sz == pc->capacity){//增加容量PeoInfo*ptr=(PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + 2) * sizeof(PeoInfo));if (ptr == NULL){perror("check_capacity::realloc");return;}pc->data = ptr;pc->capacity += INC_SZ;}
}
void AddContact(Contact* pc)
{assert(pc);check_capacity(pc);if (pc->sz == pc->capacity){//增加容量}//增加一个人的信息printf("请输入名字:>");scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);printf("请输入年龄:>");scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));printf("请输入性别:>");scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);printf("请输入地址:>");scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);printf("请输入电话:>");scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);pc->sz++;
}

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销毁通讯录

//Contact.h
//销毁通讯录
void DestoryContact(Contact* pc);
删除所有联系人
//void DeaContact(Contact* pc);

//Contact.c
//void DeaContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//	pc->sz == 0;
//	printf("清空成功！\n");
//
//}
void DestoryContact(Contact* pc)
{free(pc->data);pc->data = NULL;pc->sz = 0;pc = NULL;
}

记得还有test.c哦！

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总结

最近的知识有些难以理解！越是不懂，那就越要能清楚，越要写成博客！

时间有些紧，最近有很多考试，文章还不够详细，以后复习的时候，文章会进行重做，框架是完整的，只是怕内容不够详细，不便于理解，非常抱歉，以后再次复习的时候进行优化！非常抱歉。

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 宝子，你不点个赞吗？不评个论吗？不收个藏吗？

最后的最后，关注我，关注我，关注我，你会看到更多有趣的博客哦！！！

喵喵喵，你对我真的很重要。