[C语言]——动态内存管理

目录

一.为什么要有动态内存分配

二.malloc和free

1.malloc

 2.free

三.calloc和realloc

1.calloc

2.realloc

3.空间的释放​编辑

四.常见的动态内存的错误

1.对NULL指针的解引用操作

2.对动态开辟空间的越界访问

3.对非动态开辟内存使用free释放

4.使用free释放⼀块动态开辟内存的⼀部分

5.对同⼀块动态内存多次释放

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

一.为什么要有动态内存分配

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

void* malloc (size_t size);

 2.free

void free (void* ptr);

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。

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

举个例⼦：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 int num = 0;
 scanf("%d", &num);
 int arr[num] = {0};
 int* 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;
}

三.calloc和realloc

1.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：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
 if(NULL != p)
 {
   int i = 0;
   for(i=0; i<10; i++)
   {
     printf("%d ", *(p+i));
   }
 }
 free(p);
 p = NULL;
 return 0;
}

输出结果：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很⽅便的使⽤calloc函数来完成任务。

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调整空间失败，会返回NULL

realloc在调整内存空间成功的是存在两种情况：

•     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

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
//空间不够，想要扩大空间
  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);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
 
  //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 释放空间
  free(ptr);
  return 0;
}

 realloc函数除了能够调整空间之外，还能实现和malloc一样的功能

3.空间的释放

四.常见的动态内存的错误

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);
 }

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.对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
  int a = 10;
  int *p = &a; //p指向的空间不再是堆区上的空间
  free(p);//ok?
}

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 
 }

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 
 }

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。