前言

我們已經(jīng)掌握的內(nèi)存開辟的方法有兩種

int a = 10；? ? ? //在棧空間上開辟4個字節(jié)的空間

int a[10] = {0};? //在棧空間上開辟40個字節(jié)的連續(xù)空間

這些開辟方式都有兩個共同的特點：

1.空間開辟大小是固定的

2.數(shù)組在申明的時候，必須指定數(shù)組的長度，它需要的內(nèi)存在編譯的時候分配

我們?yōu)槭裁匆獙崿F(xiàn)動態(tài)管理內(nèi)存呢，這又什么作用呢？

我們對于空間的需求不僅僅只是上面兩種，有時候我們到底需要多少空間，需要運行之后才能知道，這個時候就需要動態(tài)開辟內(nèi)存空間，即動態(tài)內(nèi)存函數(shù)就誕生了！

動態(tài)內(nèi)存函數(shù)有那些？

1.malloc和free

2.calloc

3.realloc

malloc和free

malloc是C語言提供的一個動態(tài)內(nèi)存開辟的函數(shù)：

?這個函數(shù)向內(nèi)存申請一塊連續(xù)可用的空間，并返回指向這塊空間的指針。

1.如果開辟成功，則返回一個指向開辟好空間的指針。

2.如果開辟失敗，則返回一個 NULL 指針，因此 malloc 的返回值一定要做檢查。
3.返回值的類型是 void* ，所以 malloc 函數(shù)并不知道開辟空間的類型，具體在使用的時候使用者自己來決定。
4.如果參數(shù) size 為 0 ， malloc 的行為是標準是未定義的，取決于編譯器。

void*的返回類型，使用的時候根據(jù)情況強制類型轉(zhuǎn)換

C語言還提供free函數(shù)，專門是用于做動態(tài)內(nèi)存的釋放和回收的，函數(shù)原型如下：

free函數(shù)是用來釋放動態(tài)開辟的內(nèi)存：

1.如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動態(tài)開辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的。（會報錯）

2.如果參數(shù) ptr 是NULL指針，則函數(shù)什么事都不做。

圖文演示：

頭文件要加上 malloc.h?

?代碼演示：

int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	//int arr[num] = { 0 };   num 在 [] 中
	//VS 不支持這樣，但是可以使用動態(tài)內(nèi)存函數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組
	int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * num);
	if (NULL == ptr) {//進行判斷是否創(chuàng)建成功
		perror("malloc::ptr");	
	}
	else {
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			*(ptr + i) = i;
		}
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			printf("%d ", *(ptr + i));
		}
		free(ptr);  //使用free函數(shù)釋放動態(tài)申請的ptr
		ptr = NULL;  //將ptr  free之后，置為NULL，防止野指針非法訪問
	}
 
	return 0;
}

而且malloc函數(shù)創(chuàng)建的空間不會進行初始化，里面存放的是隨機值，如圖

1.2 calloc

calloc函數(shù)也是C語言提供的，用來動態(tài)內(nèi)存分配，原型如下：

calloc函數(shù)介紹：

1.函數(shù)的功能是為 num 個大小為 size 的元素開辟一塊空間，并且把空間的每個字節(jié)初始化為 0。

2.與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會在返回地址之前把申請的空間的每個字節(jié)初始化為全 0。

實操圖文分析：

?代碼演示：

int main()
{
	int num = 0;
	int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));//使用calloc函數(shù)
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
			*(ptr + i) = i;
		}
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			printf("%d ", *(ptr + i));
		}
		free(ptr);//free 動態(tài)申請的ptr
		ptr = NULL;//置為NULL，防止野指針越界訪問
	return 0;
 
}

對于calloc動態(tài)申請的空間是否每一個字節(jié)都變?yōu)?呢？我們來看下圖

這也是calloc和malloc函數(shù)的最大的區(qū)別，是否自動初始化，前者有，后者無

realloc

realloc也是C語言提供的動態(tài)內(nèi)存申請函數(shù)，使得動態(tài)內(nèi)存管理更加靈活。

本質(zhì)是可以對已經(jīng)動態(tài)申請過的空間進行增容，是更加靈活的。

有時會我們發(fā)現(xiàn)過去申請的空間太小了，有時候我們又會覺得申請的空間過大了，那為了合理的時 候內(nèi)存，我們一定會對內(nèi)存的大小做靈活的調(diào)整。那 realloc 函數(shù)就可以做到對動態(tài)開辟內(nèi)存大小 的調(diào)整。

?函數(shù)原型如下，并對兩個形參ptr和size進行分析：

如上圖：

1.ptr可以為NULL，相當于malloc一個新的空間，ptr是要調(diào)整的內(nèi)存地址

2.size同樣可以為0，則返回值取決于特定的庫實現(xiàn)：它可能是空指針，也可能是不應(yīng)取消引用的其他位置。size是調(diào)整之后的大小

3.返回值為調(diào)整之后的內(nèi)存起始位置。

4.這個函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎(chǔ)上，還會將原來的數(shù)據(jù)移動到新空間。

realloc調(diào)整內(nèi)存空間的時候有兩種情況：

第一種情況：當原有空間之后的內(nèi)存空間足夠的時候

第二種情況：當原有空間之后的內(nèi)存空間不夠時

如圖所示：

?因為這兩種情況是隨機發(fā)生的，不能控制必須使用哪一種，所以我們就要小心一個事情，不要用原來動態(tài)開辟的變量ptr來直接接收realloc，應(yīng)該創(chuàng)建臨時變量接收，先判空，之后再賦值給ptr

代碼圖示：

?可以自行測試：

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
	if (p == NULL) {
		perror("malloc::p");
	}
	else {
		printf("%p\n", p);
	}
	int* ptr = (int*)realloc(p, sizeof(int) * 20);//創(chuàng)建臨時變量
//如果使用 int* p = (int*)realloc(p,....這樣的話如果創(chuàng)建失敗，返回NULL，
//這樣的話p的內(nèi)容就沒有了，所以創(chuàng)建臨時變量ptr，然后下面判空之后可以交換
	if (NULL == ptr) {
		perror("realloc::ptr");
	}
	else {
		p = ptr;
		ptr = NULL;
		printf("%p\n", p);
	}
 
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

常見動態(tài)內(nèi)存錯誤（案例分析）

對于NULL指針的解引用操作

意思就是要學(xué)會使用動態(tài)內(nèi)存函數(shù)的時候嗎，要進行判空，不然誰知道有沒有問題NULL

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	*p = 10;//這個時候誰知道p是不是NULL，如果是NULL，那么這就是非法訪問，是錯誤
	free(p);
    return 0;
}

對動態(tài)開辟空間的越界訪問

就是說，開辟多少空間就是多少空間，不能越過這個字節(jié)數(shù)的界限訪問空間外的地址

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	if (NULL == p) {
		perror("malloc::p");
	}
	else {
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			*(p + i) = i + 1;//當i等于10的時候就開始越界訪問
		}
		for (int i = 0; i < 11; i++) {
			printf("%d ", *(p + i));
		}
		free(p);
		p = NULL;
	}
	return 0;
}

和數(shù)組一樣，不要越界，不需要多想什么額外的東西

對非動態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放

free可以放置NULL進去，不會報錯，但是不能放非動態(tài)開辟的內(nèi)存，會報錯

圖示分析free函數(shù)：

?代碼演示：

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	int a = 10;
	free(&a);//非動態(tài)內(nèi)存開辟的，會報錯
//free(NULL);  //沒有什么反應(yīng)，程序正常
	return 0;
}

使用free釋放了動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

就是說如果動態(tài)開辟內(nèi)存之后的p指針的位置發(fā)生改變的話再去釋放free(p)只是釋放一部分

代碼演示：

//舉例
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	p++;
	free(p);//這個的時候p向右移動一個整型字節(jié)空間，再進行釋放，那么先前那個空間就沒被釋放
	return 0;
}

對同一塊動態(tài)內(nèi)存進行多次釋放

多次釋放會報錯的

圖示：

動態(tài)開辟空間忘記釋放（內(nèi)存泄漏）

所以我們要養(yǎng)成當一個動態(tài)空間不用的時候就free他，放置內(nèi)存泄露

代碼演示：

int main()
{
	//test();
	while (1) {
		malloc(1);//一直申請就是不釋放
	}
}

練習(xí)題

第一個

void GetMemory(char *p)
{
 p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
 char *str = NULL;
 GetMemory(str);
//改為傳遞地址就可以或者就是用str接收
//str= GetMemory(str);//實際上用臨時變量接收更好
 strcpy(str, "hello world");
 printf(str);
//用完釋放
//free(str);
//str=NULL;
}

1.傳值操作，就算p申請了空間也不會使得str發(fā)生改變，所以str依舊是NULL，不能有strcpy

2.內(nèi)存泄漏，?GetMemory(str);未釋放p的空間?

第二個

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

典型的返回棧地址問題，p數(shù)組是局部變量 ，確實是返回了p的地址給str，但是GetMemory函數(shù)結(jié)束之后，數(shù)組p的空間就沒有，再訪問p的地址（printf（str））就會非法訪問

第三個

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

沒有釋放str動態(tài)開辟的空間，沒有free（str），str=NULL

第四個

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

在使用str之前就釋放了str申請的空間，釋放之后str！=NULL，保留原來地址，str這個時候已經(jīng)是野指針了（因為沒有了對相應(yīng)空間的訪問權(quán)限），之后確實是輸出了world，但是從if語句就已經(jīng)錯誤了，置為str=NULL 就可以了

總結(jié)

本文主要是對于malloc、calloc、realloc、free函數(shù)的介紹和使用細節(jié)的說明，還有一些關(guān)于動態(tài)內(nèi)存管理的函數(shù)，學(xué)會了這些，對于以后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容會更加得心應(yīng)手，所以希望大家能多多支持，接下來，下一章，我們跟大家講解一下，文件管理的內(nèi)容。學(xué)會了就可以更新通訊錄啦！！！