前言

關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理，可能有學(xué)習(xí)過的小伙伴，也有沒有聽說過的。沒有聽說過的小伙伴會(huì)覺得很奇怪啊，為什么要?jiǎng)討B(tài)開辟內(nèi)存，內(nèi)存怎么還能是動(dòng)態(tài)的。給不知道的小伙伴解釋一下。咱們平時(shí)在內(nèi)存開辟空間也就是在棧區(qū)（局部變量，函數(shù)參數(shù)等等），靜態(tài)區(qū)（全局變量，static修飾的局部變量等等）開辟空間。只能是用多少開辟多少，是非常局限的。有時(shí)候我們需要的空間大小在程序運(yùn)行的時(shí)候才能知道，那數(shù)組的編譯時(shí)開辟空間的方式就不能滿足了，所以就試試動(dòng)態(tài)內(nèi)存存儲(chǔ)。而動(dòng)態(tài)內(nèi)存開辟的空間都是在內(nèi)存中的堆空間的。

1.關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存的函數(shù)

1.1 malloc和free函數(shù)

malloc這個(gè)函數(shù)向內(nèi)存申請(qǐng)一塊連續(xù)可用的空間，并返回指向這塊空間的指針，如果開辟成功，則返回一個(gè)指向開辟好空間的指針；如果開辟失敗，則返回一個(gè)NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。

free函數(shù)專門是用來做動(dòng)態(tài)內(nèi)存的釋放和回收的。如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動(dòng)態(tài)開辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的；如果參數(shù) ptr 是NULL指針，則函數(shù)什么事都不做。
?

說明：

該函數(shù)設(shè)計(jì)的巧妙的一點(diǎn)就是返回值為void*，因?yàn)楹瘮?shù)創(chuàng)造者并不知道使用者是想以什么樣的類型指針來接收動(dòng)態(tài)開辟的空間，所以使用者在使用時(shí)只需要強(qiáng)行轉(zhuǎn)換成自己想要的類型就可以：

int* p = (int*)malloc(40);//假設(shè)是整型時(shí)的例子

在使用完動(dòng)態(tài)開辟的空間后記得要用free函數(shù)向操作系統(tǒng)釋放開辟的空間，并且將指針賦為空指針：

int* p = (int*)malloc(40);
 
//......
 
free(p);//避免內(nèi)存泄漏
p = NULL;//原指針指向的位置既然已經(jīng)還給操作系統(tǒng)的，就將指針賦為空指針，避免野指針等問題

?如果參數(shù) size 為0，malloc的行為是標(biāo)準(zhǔn)是未定義的，取決于編譯器。

需要引頭文件stdlib.h

1.2 calloc函數(shù)

?calloc可與malloc函數(shù)相對(duì)照來學(xué)習(xí)，calloc函數(shù)的功能是為 num 個(gè)大小為 size 的元素開辟一塊空間，并且把空間的每個(gè)字節(jié)初始化為0。與malloc有兩點(diǎn)不同：

參數(shù)不同，calloc需要指明開辟空間的數(shù)據(jù)類型和該類型數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，而malloc是全部字節(jié)數(shù)；

calloc在開辟空間的同時(shí)將空間內(nèi)的全部字節(jié)初始化為0.

1.3 realloc函數(shù)

?realloc函數(shù)用來調(diào)整開辟空間的大小，有時(shí)可能開辟的空間小了，有時(shí)候可能開辟的大了，都可以通過realloc函數(shù)來修改，并且會(huì)將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到新的空間。

realloc在調(diào)整空間大小時(shí)有兩種情況：

原有空間后有足夠大的空間，這種情況下擴(kuò)展內(nèi)存就直接原有內(nèi)存之后直接追加空間，原來空間的數(shù)據(jù)不發(fā)生變化，返回值為原來位置的指針；

?2.原有空間后沒有足夠大的空間，這時(shí)便在堆空間找到大小合適的連續(xù)空間使用，并將原有空間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的空間返回值為新空間的地址。

int main()
{
    int *str = (int*)malloc(10);
    if(str != NULL)
{
    //.....
}
else
{
    exit(EXIT_FAILURE);
}
    //擴(kuò)展容量
//代碼1
str = (int*)realloc(str, 1000);//這樣可以嗎？(如果申請(qǐng)失敗會(huì)返回一個(gè)空指針！??！)
 
 
//修改代碼2
int*p = NULL;
p = realloc(str, 1000);
if(p != NULL)
{
    str = p;
}
//...
free(str);
return 0;
}

2.常見的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

2.1 對(duì)NULL指針解引用

int* p = (int*)malloc(40);
*p=10;
free(p);

這就是忽略了返回值可能是空指針的可能，如果開辟失敗會(huì)返回空指針。所以最好的做法就是判斷一下指針是否為空，然后再進(jìn)行下一步。

int* p = (int*)malloc(40);
if(p != NULL)
{
    *p=10;
}
free(p);

2.2 對(duì)動(dòng)態(tài)內(nèi)存開辟的空間越界訪問

就類似于使用數(shù)組時(shí)對(duì)數(shù)組越界訪問。

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;//當(dāng)i是10的時(shí)候越界訪問
}
free(p);

2.3?對(duì)非動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放

int a = 0;
int* p = &a;
free(p);

通過查閱MSDN可以發(fā)現(xiàn)：Attempting to free an invalid pointer (a pointer to a memory block that was not allocated by calloc, malloc, or realloc) may affect subsequent allocation requests and cause errors. 就是說如果用free釋放非calloc，malloc，realloc函數(shù)動(dòng)態(tài)開辟的空間可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的分配請(qǐng)求并且導(dǎo)致錯(cuò)誤。

2.4?使用free釋放一塊動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向動(dòng)態(tài)內(nèi)存的起始位置

會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)開辟的空間無法完全釋放，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

2.5 對(duì)同一塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存多次釋放

int *p = (int *)malloc(10);
free(p);
free(p);//重復(fù)釋放

2.6 內(nèi)存泄漏

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    if(NULL != p)
    {
        *p = 20;
    }
}
int main()
{
    test();
    return 0;
}

如果使用完動(dòng)態(tài)內(nèi)存又不釋放則會(huì)導(dǎo)致這塊內(nèi)存無法在后續(xù)被利用，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。動(dòng)態(tài)開辟的空間一定要釋放，并且正確釋放。

補(bǔ)充：為什么要引入動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

1.指針只能指向一個(gè)確切的內(nèi)存空間，欲使用一個(gè)數(shù)據(jù)，必須先設(shè)定一個(gè)變量來保存它么？

2.在程序設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)多為動(dòng)態(tài)的。即程序運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)量是變化的。

3.用數(shù)組保存多個(gè)元素時(shí)，很難預(yù)知實(shí)際運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)的元素個(gè)數(shù)，往往會(huì)導(dǎo)致預(yù)定義的元素個(gè)數(shù)不足或過多

例如：電話簿的管理程序。當(dāng)添加新聯(lián)系人時(shí)，數(shù)據(jù)項(xiàng)將增加；刪除聯(lián)系人時(shí)，數(shù)據(jù)項(xiàng)將減少。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以在運(yùn)行時(shí)靈活地添加、刪除或重排數(shù)據(jù)項(xiàng)。
動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理可以在運(yùn)行時(shí)分配更多的內(nèi)存空間或釋放掉不再需要的空間，因而可以優(yōu)化存儲(chǔ)空間的使用。

所以———由于無法預(yù)知在運(yùn)行時(shí)數(shù)組元素的使用情況，在程序中預(yù)定義的數(shù)組大小，如果過小，會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行失??；如果過大，則會(huì)浪費(fèi)內(nèi)存空間。

如果在運(yùn)行時(shí)根據(jù)實(shí)際需要來決定內(nèi)存的使用情況，則可以很好的解決以上問題。

總結(jié)