【C语言】动态内存分配_c语言malloc能分配多大的内存

 malloc and free    一定要一起使用

malloc 

开辟连续内存空间，单位为字节，eg：malloc(20) 为开辟 20 个字节的空间 

 malloc 向内存申请 连续可用 的空间 ，并返回这段空间的指针

返回类型为 void* 类型 ，malloc 不知道开辟空间类型，所以需要对返回值强制类型转换

eg：（int*）

 开辟成功：返回开辟的空间指针

开辟失败：返回NULL指针，malloc 分配空间需要进行判断是否为 NULL

size 为 0 时是未定义的，取决于编译器

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//malloc
#include<errno.h>//errno
#include<string.h>//strerror
 
int main()
{
    int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//(int*)强制类型转换成int指针
    if (p == NULL)//开辟空间时空间不够
    {
        //打印错误原因
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        //正常使用空间
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            *(p + i) = i;
        }
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            printf("%d ", *(p + i));
        }
    }
    //释放空间
    free(p);//释放p的内存
    p = NULL;//将p定为空指针
    return 0;
}

---

free

 free 函数是用来释放动态开辟的内存

 ptr 指向的空间不是动态开辟的，free 函数的行为是未定义的

ptr 是 NULL指针，则函数什么都不做

---

calloc

 与 malloc 相似

区别在于：calloc 在返回地址之前将申请空间的每个字节初始化为 0 

---

 realloc

 调整动态开辟内存空间大小

int* p = (int*)realloc(NULL,40); //效果等同于 malloc 

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
    //malloc 开辟 20 个字节
    int* p = (int*)malloc(20);
    
    if (p == NULL)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
    }
    else
    {
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 5; i++)
        {
            *(p + i) = i;
        }
    }
    //假设 20 个字节不足
    //开辟 40 个字节
    int* p2 = (int*)realloc(p, 40);//动态开辟内存
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", *(p2 + i));
    }
    /*free(p);
    p = NULL;*/
    return 0;
}

 realloc 函数使用注意事项：如果新的地址较大，则新分配部分的值不确定

 p=realloc(p,40);

1、当 p 指向的空间之后有足够的空间追加则追加，后返回 p

2、当 p 指向的空间之后没有足够的空间追加，则realloc会重新找一个新的内存空间，开辟满足需求的空间，把原来的内存中的数据拷贝回来，释放旧的内存空间，返回重新开辟的内存空间地址

3、使用的一个新的变量接受 realloc 的返回值

---

错误：越界访问

 错误：对非动态开辟内存使用 free 释放

错误： 对 NULL指针 解引用操作

 错误：对同一块动态内存多次释放

 可以将 p 置为 NULL，这样第二个free(p)，就没有影响

 错误：对动态开辟的内存空间忘记内存释放（内存泄露）

 

错误：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
 
void GetMemory(char* p)
{
    p = (char*)malloc(100);
}
 
void test()
{
    char* str = NULL;
    GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

str 以值的形式传给 p 

p 是GetMemory 函数的形参，只在函数内部有效，GetMemory 函数返回之后，动态开辟内存未释放，且无法找到，造成内存泄漏

改法1： 

 GetMemory 函数参数里传 str 的地址，GetMemory 函数二级指针接受str指针的地址

*p 开创空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
 
void GetMemory(char** p)
{
    *p = (char*)malloc(100);
}
 
void test()
{
    char* str = NULL;
    GetMemory(&str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
    free(str);
    str = NULL;
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

改法2：

 GetMemory 函数返回类型改为 char* ，函数返回 p 的指针

str 就是GetMemory 函数返回的指针

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
 
char* GetMemory(char* p)
{
    p = (char*)malloc(100);
    return p;
}
 
void test()
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory(str);
    strcpy(str, "hello world");
    printf(str);
    free(str);
    str = NULL;
 
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

返回栈空间地址问题：

局部变量在栈区，出局部变量所在的函数时 ，局部变量会被销毁，如果在其他函数内进行调用，将返回值赋给别的内容时，就会出现找不到局部变量的情况

 错误：

p[] 为局部变量 ，在栈区，出了 GetMemory 函数 ，p 就被销毁，str 接受 p ，但无法找到 p 的内容 

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
char* GetMemory(void)
{
    char p[] = { "hello world" };
    return p;
}
 
void test(void)
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

修改:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
char* GetMemory(void)
{
    static char p[] = { "hello world" };//p[] 放到静态区，不在栈区
    return p;
}
 
void test(void)
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

堆区可以返回

malloc 开辟的空间在堆区，不进行 free 空间依然存在， ptr 是局部变量，出Test函数后会销毁，但销毁前函数返回了ptr，

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int* Test()
{
    int *prt = malloc(100);
    return prt;
}
 
int main()
{
    int *p=Test();
    *p = 20;
    printf("%d", *p);
    return 0;
}

被回收的空间再次使用问题

 错误：

 开辟的空间被 free 释放，再次对 ptr 进行访问就是非法访问

free 释放后的开辟空间不会被置为 NULL空指针

free 后要将 ptr 置为 NULL,再进行判断（是否为 NULL）可以避免非法访问

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
void Test()
{
    char* ptr = (char*)malloc(40);
    strcpy(ptr, "hello");
    free(ptr);
    if (ptr != NULL)
    {
        strcpy(ptr, "world");
        printf(ptr);
        
    }
}
 
int main()
{
    Test();
    return 0;
}

修改：

 free 后将 ptr 置为 NULL

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
void test()
{
    char* ptr = (char*)malloc(40);
    strcpy(ptr, "hello");
    free(ptr);
    ptr = NULL;
    if (ptr != NULL)
    {
        strcpy(ptr, "world");
        printf(ptr);
 
    }
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

柔性数组：
 malloc 使用的越多，产生内存碎片的概率就更高

 

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct stu
{
    int n;
    int arr[];//柔性数组大小可以调整，大小可以不写，也可以写成arr[0],
}S;
 
int main()
{
    //                
    S* ps = (S*)malloc(sizeof(S) + 10 * sizeof(int));
    ps->n = 100;
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        ps->arr[i] = i;
 
    }
    S* ptr = realloc(ps, 44);
    if (ptr != NULL)
    {
        ps = ptr;
    }
    for (i = 5; i < 10; i++)
    {
        ps->arr[i] = i;
    }
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", ptr->arr[i]);
    }
 
    free(ps);
    ps = NULL;
    return 0;
}

 malloc 分配空间几次，就要 free 释放几次

 先 free 后分配的内存空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct stu
{
    int* arr;
}S;
int main()
{
    S* ps = (S*)malloc(sizeof(S));
    ps->arr = malloc(5 * sizeof(int));
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        ps->arr[i] = i;
    }
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", ps->arr[i]);
    }
    int* ptr = realloc(ps->arr, 10 * sizeof(int));
    if (ptr != NULL)
    {
        ps->arr = ptr;
    }
    for (i = 5; i < 10; i++)
    {
        ps -> arr[i] = i;
    }
    printf("\n");
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", ps->arr[i]);
    }
    //释放
    //malloc 两次
    //先释放 ps->arr，在释放 ps
    free(ps->arr);
    ps->arr = NULL;
    free(ps);
    ps = NULL;
    return 0;
}

 柔性数组的优势：

1、方便内存释放

2、利于访问速度

 注意：
1、柔性数组成员前面至少一个其他成员

2、sizeof 返回的结构大小不包括柔性数组

3、malloc 分配大小，分配大小大于结构体大小，适应柔性数组