C语言中的malloc()和free()_malloc和free的用法

C语言中经常会用到动态内存分配，也会提到内存泄漏等知识点。本文主要介绍共4个知识点

					1.介绍动态内存malloc()和free()函数的使用
					
					2.介绍内存泄漏的概念
					
					3.动态内存分配和变长数组的区别
					
					4.介绍程序将内存分为哪几个部分
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• 分配内存：malloc() 和 free()

  回忆一下，静态数据在程序载入内存时分配，而自动数据在程序运行块时分配内存，并在程序离开块时销毁。
  c能做的不止于此，可以在程序运行的时候分配更多的内存，主要的工具是**malloc()**函数。该函数接受一个参数：所需的内存字节数。

  double * ptd;
  ptd = (double *)malloc(30 * sizeof(double));
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  以上代码为30个double类型的值请求内存空间，并设置ptd指向该位置。

  现在，我们有三种创建数组的方法

  1. 声明数组时，用常量表达式表示数组的维度，用数组名访问数组的元素。可以使用静态内存或自动内存来创建。
  2. 声明变长数组时 ，用变量表达式表示数组的维度。用数组名访问数组的元素，只能在自动内存中来创建。
  3. 声明一个指针，调用malloc(),将其返回值赋值给指针，使用指针访问数组的元素。该指针可以是静态的也可以是动态的。

  使用第二种和第三种方法可以创建动态数组。这种数组和普通数组不同，可以在程序运行时选择数组的大小和分配内存。例如：ptd = (double *)malloc(n * sizeof(double));

  通常。malloc()要与free()配套使用。free()函数的参数是之前malloc()返回的地址，该函数释放之前malloc()分配的内存。因此，动态分配内存的存储期是从调用malloc()分配内存，到调用free()释放内存为止。malloc()和free()的函数原型都在stdlib.h头文件中。值得一提：malloc()可能分配不到所需的内存，这种情况下，函数返回空指针。

  提问：假如忘记使用free()会有啥影响？内存会被一直占用吗？

  回答：不会有影响，程序处于运行状态，内存就被一直占用。程序一退出，内存就被释放了。但是如果程序一直处于运行状态，忘记释放内存就会造成内存泄漏。

• 内存泄漏

  什么是内存泄漏呢？

  int main()
  {
  	double glad[2000];
      int i;
      ...
      for(i=0;i<1000;i++)
          gobble(glad,2000);
      ...
  }
  void gobble(double ar[],int n)
  {
  	double * temp = (double *)malloc(n*sizeof(double));
      //free(temp) 假设忘记使用free释放内存
  }
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  第一次调用gobble()时，他创建了指针temp,并调用了malloc分配了16000字节的内存。可是当函数结束时，作为自动变量的temp自动消失，但是他所指向的16000字节的内存依然存在。由于temp被销毁，所以无法访问这块内存，他也不能被重复使用。因为代码没有调用free().如果在程序退出之前，循环需要执行1000次，所以在循环结束前有1600万字节被占用，这类问题就被称作为内存泄漏。

• calloc()函数

  分配内存还可以使用calloc()函数，他的用法和malloc()类似

  long * newmem;

  newmem = (long *)calloc(100 , sizeof(long));

  free（newmem);//对于calloc()函数，free()也可以释放内存。
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• 动态内存分配和变长数组

  俩者都可以用于创建在运行时确定大小的数组，但是而招人有什么区别呢？

  1. 变长数组是自动储存类型，所以在离开所定义的块时自动释放内存。而动态内存分配则需要free()来释放。

  2. 变长数组只能局限于在某一个函数进行访问，而动态内存分配不必局限于在一个函数访问。并且free()的参数可以和malloc()的指针变量不同，只要俩个指针存储相同的地址就行。

  3. 创建二维数组：

     变长数组

     ​ int n=3,m=4;

     ​ int ar2[n] [m];

     ​ int (*p2) [4];//C99之前的写法

     ​ int (*p2) [m];

     动态内存分配

     ​ int n=3,m=4;

     ​ p3= (int () [4]) malloc(n * 4 * sizeof(int)); //n4数组

     ​ p3= (int () [m]) malloc(n * 4 * sizeof(int))；//nm数组必须支持变长数组

• 存储类别和动态内存分配

  可以认为程序把他可用的内存分为3部分：一部分供具有外部链接、内部链接、无链接的静态变量使用。一部分供自动变量使用，一部分供动态内存分配使用，他们分别对应三种存储类型：普通内存、栈、堆。当然还有一个寄存器存储类型。

  1.静态存储类别所用的内存数量在编译时确定，在程序结束时被销毁。

  2.自动存储类别的变量在程序进入块时存在，在程序离开块时消失。这部分内存通常作为栈来处理，这意味着新创建的变量按顺序加入内存，然后以相反的顺序销毁。

  3.动态分配的内存在调用malloc()或相关的函数时存在，在调用free()后释放。这部分内存主要由程序员管理，而不是一套规则。这部分内存通常被称为堆或自由内存。通常使用堆内存比使用栈内存慢。