详解动态内存管理-CFANZ编程社区

为什么存在动态内存分配

动态内存函数的介绍

malloc函数

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

为什么存在动态内存分配

首先我们先回想一下开辟空间的方式

int a=10;
int arr[20]={0};

上述的开辟空间的方式有两个特点：
1. 空间开辟大小是固定的
2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配
但是有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了,所以出现了今天要说的动态内存分配

动态内存函数的介绍

malloc函数

int *p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

返回开辟空间的类型或空指针，参数为要开辟的字节数

这个函数向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针
如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针
如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查
返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己
来决定。
如果参数 size 为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器

free函数

free函数用来释放动态开辟的内存。
如果参数 memblock 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 memmblock 是NULL指针，则函数什么事都不做

free(p);
p=NULL;

这里要注意free(p)只是p不在指向开辟的空间了但是p仍然保存空间的地址所以要我们手动置空

int main()
{
	//开辟十个整型空间
	int *p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p+i) = i + 1;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
    //释放
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

calloc函数

int *p = (int*)calloc(10 , sizeof(int));

返回值为要初始化空间类型，函数参数为元素个数，类型字节长度

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

realloc函数

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，那为了合理的使用内存，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

memblock是要调整的内存地址
size 调整之后新大小(字节)
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在调整内存空间的是存在两种情况：

1）原有空间之后有足够大的空间

2）原有空间之后没有足够大的空间

情况一：要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化

情况二：原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小
的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址

在情况二中有一个问题如果在realloc重新开辟空间时有可能开辟失败则会返回NULL所以要判断开辟空间是否成功

常见的动态内存错误

1.对空指针的解引用操作

解决方法：对函数返回值进行判断

2.对动态开辟空间的越界访问

解决方法：开辟多大空间使用多大空间，不要越界访问

3.对非动态开辟内存使用free释放

int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);
	p = NULL;//err

解决方法：注意是否是动态开辟的空间

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
	}
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		*p = i + 1;
		p++;
	}
	free(p);//err p不再指向起始空间
	p = NULL;

解决方法：保证始终有指针指向起始地址在将其释放

5.对同一块动态内存多次释放

解决方法：每次free完成都对其置空

free(p);
p = NULL;
//....
free(p);

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

解决方法：谁开辟谁释放，开辟就要释放

柔性数组

也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的
C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员

举个例子

struct s
{
	int i;
	int arr[];//int arr[0]
};
int main()
{
	struct s* ps = (struct s*)malloc(sizeof(struct s) + 10 * sizeof(int));
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i] = i + 1);
	}
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}