C语言动态分配内存

文章目录

一、动态分配内存的概述

二、静态分配、动态分配

三、动态分配函数

3.1 malloc

3.2 free

3.3 calloc

3.4 realloc

四、内存泄漏

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一、动态分配内存的概述

      在数组一章中，介绍过数组的长度是预先定义好的，在整个程序中固定不变，但是在实际的编程中，往往会发生这种情况，即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定 。为了解决上述问题，Ｃ语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数可以按需要动态的分配内存空间，也可把不再使用的空间回收再次利用。

      动态分配内存就是在堆区开辟空间。

二、静态分配、动态分配

静态分配

      1、 在程序编译或运行过程中，按事先规定大小分配内存空间的分配方式。int a [10]

      2、 必须事先知道所需空间的大小。

      3、 分配在栈区或全局变量区，一般以数组的形式。

      4、 按计划分配。

动态分配

      1、在程序运行过程中，根据需要大小自由分配所需空间。

      2、按需分配。

      3、分配在堆区，一般使用特定的函数进行分配。

三、动态分配函数

3.1 malloc

 #include <stdlib.h>
 void *malloc(unsigned int size);
 功能：在堆区开辟指定长度的空间，并且空间是连续的
 参数：
 size：要开辟的空间的大小
 返回值：
 成功：开辟好的空间的首地址
 失败：NULL

注意：

      1、在调用malloc之后，一定要判断一下，是否申请内存成功。

      2、如果多次malloc申请的内存，第1次和第2次申请的内存不一定是连续的。

      3、使用malloc开辟空间需要保存开辟好的空间的首地址，但是由于不确定空间用于做什么，所以本身返回值类型为void *，所以在调用函数时根据接收者的类型对其进行强制类型转换。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
char *fun()
{
    //char ch[100] = "hello world";
 
    //静态全局区的空间只要开辟好，除非程序结束，否则不会释放，所以
    //如果是临时使用，不建议使用静态全局区的空间
    //static char ch[100] = "hello world";
 
    //堆区开辟空间，手动申请手动释放，更加灵活
    //使用malloc函数的时候一般要进行强转
    char *str = (char *)malloc(100 * sizeof(char));
    str[0] = 'h';
    str[1] = 'e';
    str[2] = 'l';
    str[3] = 'l';
    str[4] = 'o';
    str[5] = '\0';
 
    return str;
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    char *p;
    p = fun();
    printf("p = %s\n", p);
 
    //使用free函数释放空间
    free(p);
    //防止野指针
    p = NULL;
 
    return 0;
}

3.2 free

 #include <stdlib.h>
 void free(void *ptr)
 功能：释放堆区的空间
 参数：
 ptr：开辟后使用完毕的堆区的空间的首地址
 返回值：
 无

注意：

      free函数只能释放堆区的空间，其他区域的空间无法使用free

      free释放空间必须释放malloc或者calloc或者realloc的返回值对应的空间，不能说只释放一部分 

     free(p); 注意当free后，因为没有给p赋值，所以p还是指向原先动态申请的内存。但是内存已经不能再用了，p变成野指针了，所以一般为了放置野指针，会free完毕之后对p赋 为NULL。

      一块动态申请的内存只能free一次，不能多次free。

//使用free函数释放空间
ferr(p);
//防止野指针
p=NULL;

3.3 calloc

 #include <stdlib.h>
 void * calloc(size_t nmemb,size_t size);
 功能：在堆区申请指定大小的空间
 参数：
 nmemb：要申请的空间的块数
 size：每块的字节数
 返回值：
 成功：申请空间的首地址
 失败：NULL

注意：

malloc和calloc函数都是用来申请内存的。

      区别：

           1) 函数的名字不一样

           2) 参数的个数不一样

           3) malloc申请的内存，内存中存放的内容是随机的，不确定的， 而calloc函数申请的内存中的内容为0

例如：

      char *p=(char *)calloc(3,100);

      在堆中申请了3块，每块大小为100个字节，即300个字节连续的区域。

3.4 realloc

 #include <stdlib.h>
 void* realloc(void *s,unsigned int newsize);
 功能：在原本申请好的堆区空间的基础上重新申请内存，新的空间大小为函数的第二个参数
 如果原本申请好的空间的后面不足以增加指定的大小，系统会重新找一个足够大的位
 置开辟指定的空间，然后将原本空间中的数据拷贝过来，然后释放原本的空间
 如果newsize比原先的内存小，则会释放原先内存的后面的存储空间，
 只留前面的newsize个字节
 参数：
 s：原本开辟好的空间的首地址
 newsize：重新开辟的空间的大小
 返回值：
 新的空间的首地址

增加空间：

 char *p;
 p=(char *)malloc(100)
 //想在100个字节后面追加50个字节
 p=(char *)realloc(p,150);//p指向的内存的新的大小为150个字节

 减少空间：

char *p;
2 p=(char *)malloc(100) 3 
//想重新申请内存,新的大小为50个字节
p=(char *)realloc(p,50);//p指向的内存的新的大小为50个字节,100个字节的后50个字
节的存储空间就被释放了

注意:malloc calloc relloc 动态申请的内存，只有在free或程序结束的时候才释放。

四、内存泄漏

内存泄露的概念：

      申请的内存，首地址丢了，找不了，再也没法使用了，也没法释放了，这块内存就被泄露了。

内存泄漏案例1：

 int main()
 {
   char *p;
   p=(char *)malloc(100);
   //接下来，可以用p指向的内存了
 
   p="hello world";//p指向别的地方了，保存字符串常量的首地址
 
   //从此以后，再也找不到你申请的100个字节了。则动态申请的100个字节就被泄露了
 
   return 0;
 }

内存泄漏案例2：

 void fun()
 {
   char *p;
   p=(char *)malloc(100);
   //接下来，可以用p指向的内存了
   ...
 }
 
 int main()
 {
   //每调用一次fun泄露100个字节
   fun();
   fun();
   return 0;
 }

解决方式1：

void fun()
 {
   char *p;
   p=(char *)malloc(100);
   //接下来，可以用p指向的内存了
   ...
   free(p);
 }
 
 int main()
 {
    fun();
    fun();
    return 0;
 }

解决方式2：

char * fun()
 {
   char *p;
   p=(char *)malloc(100);
   //接下来，可以用p指向的内存了
   ...
   return p;
 }
 
 int main()
 {
   char *q;
   q=fun();
   //可以通过q使用 ，动态申请的100个字节的内存了
   //记得释放
   free(q);
   //防止野指针
   q = NULL;
   return 0;
 }

总结：申请的内存，一定不要把首地址给丢了，在不用的时候一定要释放内存。