C的动态内存管理

• 一、动态内存分配
• 二、动态内存分配函数
• • 1、malloc()
  • 2、realloc()
  • 3、calloc()
• 三、用free函数释放内存
• 四、迷途指针

一、动态内存分配

• (1)用malloc类的函数分配内存；
• (2)用这些内存支持应用程序；
• (3)用free函数释放内存。

动态内存分配其实就要谈到自动内存分配

实际上我们定义的变量最后也会被翻译为地址，都是通过寻址来操作变量的值（可以去看看汇编语言）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
	int*pi=(int*)malloc(sizeof(int));
	*pi=5;
	printf("*pi:%d\n",*pi);
	free(pi);

	return 0;
}

注意点
int *pi=(int)malloc((4));

• 然而，依赖于系统所用的内存模型，整数的长度可能会发生变化。可移植的方法是使用sizeof操作符，这样不管程序在哪里运行都会返回正确的长度。
• 使用(int)malloc(number * (sizeof(int)));*

二、动态内存分配函数

有几个内存分配函数可以用来管理动态内存，虽然具体可用的函数取决于系统，但
大部分系统的stdlib.h头文件中都有如下函数：

• malloc()
• realloc()
• calloc()

1、malloc()

malloc函数从堆上分配一块内存，所分配的字节数由该函数唯一的参数指定，返回值是void指针，如果内存不足，就会返回NULL。此函数不会清空或者修改内存。

• (1)从堆上分配内存；
• (2)内存不会被修改或是清空；
• (3)返回首字节的地址。

int*pi=(int*)malloc(sizeof(int));
if(pi!=NULL)
{
	//指针没有问题
}else
{
	//无效的指针
}

• (4)静态、全局指针和malloc
  初始化静态或全局变量时不能调用函数。下面的代码声明一个静态变量，并试图用malloc来初始化：
  *static int pi = malloc(sizeof(int));
  这样会产生一个编译时错误消息，全局变量也一样。
  对于静态变量，可以通过在后面用一个单独的语句给变量分配内存来避免这个问题。但是全局变量不能用单独的赋值语句，因为全局变量是在函数和可执行代码外部声明的，赋值语句这类代码必须出现在函数中：
  static int *pi;
  pi = malloc(sizeof(int));

2、realloc()

realloc函数返回指向内存块的指针。该函数接受两个参数，第一个参数是指向原内存块的指针，第二个是请求的大小。重新分配的块大小和第一个参数引用的块大小不同。返回值是指向重新分配的内存的指针。

堆管理器可以重用原始的内存块，且不会修改其内容。不过程序继续使用的内存超
过了所请求的8字节。也就是说，我们没有修改字符串以便它能装进8字节的内存
块中。在本例中，我们本应该调整字符串的长度以使它能装进重新分配的8字节。
实现这一点最简单的办法是将NUL赋给地址507。实际使用的内存超出分配的内存
不是个好做法，应该避免。

3、calloc()

calloc函数在申请内存时会清空内存【清空内存的意思是将其内容置为二进制0】

calloc函数会根据numElements和elementSize两个参数的乘积来分配内存，并返回一个指向内存的第一个字节的指针。如果不能分配内存，则会返回NULL。此函数最初用来辅助分配数组内存。
如果numElements或elementSize为0,那么calloc可能返回空指针。如果calloc无法分配内存就会返回空指针，而且全局变量errno会设置为ENOMEM(内存不足）,这是POSIX错误码，有的系统上可能没有。

三、用free函数释放内存

有了动态内存分配，程序员可以将不再使用的内存返还给系统，这样可以释放内存
留作他用。通常用free函数实现这一点，该函数的原型如下：

指针参数应该指向由malloc类函数分配的内存的地址，这块内存会被返还给堆。尽管指针仍然指向这块区域，但是我们应该将它看成指向垃圾数据。稍后可能重新分配这块区域，并将其装进不同的数据。

要点

• 释放含义：指的是释放堆上的申请内存，其实就是告诉堆管理器，这个资源我不用了，可以回收了
• 但本地还是保留了之前申请内存的地址，这个地址我们应该避免去使用，也就是置这个指针为NULL
• 不能再去接引已释放资源指针的值
• 不能重复多次释放指针指向的内存（free）

四、迷途指针

如果内存已经释放，而指针还在引用原始内存，这样的指针就称为迷途指针。迷途指针没有指向有效对象，有时候也称为过早释放。
迷途指针带来的问题：

• 如果访问内存，则行为不可预期；
• 如果内存不可访问，则是段错误；
• 潜在的安全隐患。

造成的原因：

• 访问已释放的内存；
• 返回的指针指向的是上次函数调用中的自动变量；

//第一种情况
int*pi = (int*)malloc(sizeof(int));
printf("*pi:%d\n",*pi);
free(pi);
*pi = 10;

//第二种情况
int*p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
*p1 = 5;
int* p2;
p2 = p1;
free(p1);
*p2 = 10;//迷途指针

//第三种情况
/*
大部分编译器都把块语句当做一个栈帧。tmp变量分配在栈帧上，之后在块语句退出时会出栈。
pi指针现在指向一块最终可能被其他活跃记录（比如foo函数）覆盖的内存区域。
图2-13说明的就是这种情形。
*/
int *pi;
int tmp = 5;
pi = &tmp;
//这里pi变成了迷途指针
foo();