目錄

• 關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配
• malloc和calloc函數(shù)介紹
• 動(dòng)態(tài)內(nèi)存回收----free
• realloc函數(shù)介紹
• 常見的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

回想一下我們之前學(xué)過的內(nèi)存開辟方式：

int val = 20;//在?？臻g上開辟四個(gè)字節(jié)
char arr[10] = {0};//在棧空間上開辟10個(gè)字節(jié)的連續(xù)空間

在學(xué)習(xí)c語言時(shí)我們知道數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是固定大小的。就拿數(shù)組舉例，一旦程序完成編譯，那么數(shù)組的大小及元素的個(gè)數(shù)就確定了。那么在不修改程序并且再次編譯程序的情況下就無法改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小?？偨Y(jié)就是下面兩個(gè)特點(diǎn)：

1. 空間開辟大小是固定的。
2. 數(shù)組在申明的時(shí)候，必須指定數(shù)組的長度，數(shù)組空間?旦確定了大小不能調(diào)整。

但是對于空間的需求，不僅僅是上述的情況。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。
于是乎C語言便引入了動(dòng)態(tài)內(nèi)存開辟，即讓程序員自己可以申請和釋放空間，下面將對如何動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存進(jìn)行介紹

malloc和calloc函數(shù)介紹

下面是cplusplus對malloc的定義：

void* malloc (size_t size);

這個(gè)函數(shù)向內(nèi)存申請一塊連續(xù)可以的空間，并返回指向這塊空間的指針。size即是想要申請內(nèi)存空間的大小，void*即是指向該申請內(nèi)存的首元素地址，因?yàn)椴恢李愋?#xff0c;所以用void*，還有以下注意點(diǎn)：

• 如果開辟成功，則返回?個(gè)指向開辟好空間的指針
• 如果開辟失敗，則返回?個(gè)NULL指針，因此malloc的返回值?定要做檢查。
• 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(shí)候使用者自己來決定。
• 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。

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再來看一下cplusplus對calloc的定義：

void* calloc (size_t num, size_t size);

其實(shí)malloc與calloc是極其相似的，ralloc中參數(shù)size是想要申請的數(shù)據(jù)類型的每個(gè)的大小，而num就是想要申請的數(shù)據(jù)類型的個(gè)數(shù),申請的總大小就為num*size，其實(shí)就可以用malloc中的size表示。其余特點(diǎn)也和malloc相似，這就不多介紹了。
當(dāng)然這兩者也存在區(qū)別，如下：

• 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(gè)字節(jié)初始化為0.

所以如果我們想要對動(dòng)態(tài)申請的內(nèi)存空間初始化為0，那么使用ralloc就更方便。

動(dòng)態(tài)內(nèi)存回收----free

其實(shí)malloc，calloc等動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存的函數(shù)，實(shí)則是在堆區(qū)上開辟內(nèi)存。由于這些函數(shù)申請的內(nèi)存空間系統(tǒng)并不會主動(dòng)回收，所以過于頻繁的使用這類函數(shù)開辟空間，就會導(dǎo)致堆耗盡。這時(shí)就需要我們主動(dòng)釋放開辟的空間，于是乎引入free函數(shù)，函數(shù)原型如下：

void free (void* ptr);

關(guān)于這里的ptr指針，則是指向我們動(dòng)態(tài)開辟的內(nèi)存的首地址，只有指向首地址才能完全釋放動(dòng)態(tài)開辟的內(nèi)存空間。關(guān)于ptr指針還有以下兩個(gè)特殊情況;

• 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。

還有兩個(gè)注意事項(xiàng)：

1. 在我們釋放開辟的空間后，原來指向這段空間的指針ptr還存著此處的地址，為了避免后面不小心對此指針進(jìn)行賦值或解引用，導(dǎo)致野指針問題，所以在釋放完空間后，還需將此指針賦為NULL。
2. 在寫代碼時(shí)最好始終有一個(gè)指向該空間的指針，如果沒有指向該空間的指針，那么這段空間將無法訪問和釋放。對程序而言，不可訪問的空間也被稱為垃圾，留有垃圾的程序存在內(nèi)存泄漏現(xiàn)象。
   

如上圖所示，原指針p指向第一個(gè)內(nèi)存塊，操作后p指向了第二個(gè)內(nèi)存塊。所以由于沒有指針指向第一個(gè)內(nèi)存塊，就再也不能使用此內(nèi)存塊了，這就是上文所說的垃圾，導(dǎo)致了內(nèi)存泄漏。

realloc函數(shù)介紹

有時(shí)會我們發(fā)現(xiàn)過去申請的空間太小了，有時(shí)候我們又會覺得申請的空間過大了，那為了合理的申請內(nèi)存，我們?定會對內(nèi)存的大小做靈活的調(diào)整。此時(shí)realloc函數(shù)就可以做到對動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存大小的調(diào)整。
函數(shù)原型如下啊：

void* realloc (void* ptr, size_t size);

其中指針ptr指向的是要調(diào)整的內(nèi)存地址，size是調(diào)整后的內(nèi)存大小。返回值為調(diào)整后的內(nèi)存的起始地址。
情況1：原有空間之后有足夠大的空間
當(dāng)是情況1 的時(shí)候，要擴(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。

情況2：原有空間之后沒有足夠大的空間
當(dāng)是情況2 的時(shí)候，原有空間之后沒有足夠多的空間時(shí)，擴(kuò)展的方法是：在堆空間上另找?個(gè)合適大小的連續(xù)空間來使用。這樣函數(shù)返回的是?個(gè)新的內(nèi)存地址。在此情況時(shí)，對于原先內(nèi)存上已有的數(shù)據(jù)，此函數(shù)則會將那些數(shù)據(jù)拷貝到新的內(nèi)存上，而原內(nèi)存將被釋放。

還有就是為了防止realloc開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間失敗時(shí)，將指針賦為NULL所導(dǎo)致找不到原內(nèi)存空間的問題。我們一般創(chuàng)建一個(gè)新指針來接收地址，判斷不為NULL后再賦給原指針，如下：

int main()
{int* ptr=(int*)malloc(5*sizeof(int));int* p=(int*)realloc(10*sizeof(int));if(p != NULL)ptr = p;//......(代碼)free(ptr);ptr = NULL;return 0;
}

常見的動(dòng)態(tài)內(nèi)存錯(cuò)誤

1. 對NULL指針的解引用操作：

 void test(){int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);*p = 20;free(p);}

這此代碼中如果p的值是NULL，就會有問題。

2. 對動(dòng)態(tài)開辟空間的越界訪問：

 void test(){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);}

3. 對非動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放：

void test()
{int a = 10;int *p = &a;free(p);
}

這里的a是在棧區(qū)上開辟的，如果用free釋放系統(tǒng)將會報(bào)錯(cuò)。

4. 對同?塊動(dòng)態(tài)內(nèi)存多次釋放：

void test(){int *p = (int *)malloc(100);free(p);free(p);//重復(fù)釋放}

這里malloc開辟的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間，被重復(fù)釋放，系統(tǒng)同樣會報(bào)錯(cuò)。

5. 使用free釋放?塊動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存的?部分：

 void test(){int *p = (int *)malloc(100);p++;free(p);}

因?yàn)?code>++符號會改變變量的值，所以這里的p不再指向動(dòng)態(tài)內(nèi)存的起始位置，這時(shí)使用free釋放時(shí)并不會釋放完全部的動(dòng)態(tài)內(nèi)存。

6. 動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放（內(nèi)存泄漏）：

 void test(){int *p = (int *)malloc(100);if(NULL != p){*p = 20;}}int main(){test();while(1);}

在調(diào)用完test()函數(shù)后沒有主動(dòng)釋放開辟的內(nèi)存空間，同樣在棧區(qū)的int* p在調(diào)用完此函數(shù)后將被回收，所以就無法尋找到malloc開辟的空間，這就是上文所說的垃圾，而留有垃圾的程序存在內(nèi)存泄漏現(xiàn)象。所以切記動(dòng)態(tài)開辟的內(nèi)存一定要釋放！