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一、为什么要有动态内存分配
二、C/C++中程序内存区域划分
三、malloc和free
2.1、malloc
2.2、free
四、calloc和realloc
3.1、calloc
3.2、realloc
3.3realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
3.4realloc有malloc的功能
五、常见的动态内存的错误
5.1对NULL指针的解引用操作
5.2对动态开辟空间的越界访问
5.3对非动态：开辟内存使用free释放
5.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分
5.5对同一块动态内存多次释放
5.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。切记：动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放。
六、动态内存经典笔试题分析
题目1：
第一个问题strcpy中的参数为空指针：
第二个问题内存泄漏：
正确的写法：
解法一：
解法二：
题目2：
题目3：
题目4：
一、为什么要有动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有：
int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
但是上述的开辟空间的方式有两个特点：
• 空间开辟大小是固定的。
• 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，数组空间一旦确定了大小不能调整
int main()
{
int n = 0;//
char ch = 'a';//数组 - 存放一个班的数学成绩
int arr[30] = { 0 };return 0;
}
但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。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。
C语言引入了动态内存开辟，让程序员自己可以申请和释放空间，就比较灵活了。、
二、C/C++中程序内存区域划分
以下为对内存开辟理解有帮助的概念：
C/C++程序内存分配的几个区域：
1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内
存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
对于以下函数它们的内存分布关系如下：
三、malloc和free
malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。
2.1、malloc
C语言提供了一个动态内存开辟的函数：
void* malloc (size_t size);
这个函数向内存的堆区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。
-
malloc函数申请的内存空间，当程序退出时才会还给操作系统。程序不退出，动态申请的空间不会销毁。
int main()
{
//int arr[10];
//int* p = (int*)malloc(40);
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
//开辟一个空间，这个空间占10个整型字节
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
//如果前面的 malloc 函数调用失败(即没有成功分配内存),
//则输出与 malloc 相关的错误消息。
return 1;
}
int i = 0;
//使用 - 给数组赋值
//如果不赋值,则malloc中的值为随机值
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i;
}
//打印
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
//释放空间
free(p);
//free操作,只会把p指向的空间还给操作系统,
//但是p中放入的地址依然是起始地址,这样操作很危险
//为什么free函数没有把p置为空呢?
//在void free (void* ptr);中
//void*ptr是传值调用
//ptr是p的临时拷贝,他没有办法修改p指向的值
//如果用传址调用,如void**ptr,则可以修改p指向的值
p = NULL;
//防止p变为野指针
return 0;
}2.2、free
C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的
函数原型如下：
void free (void* ptr);
free函数用来释放动态开辟的内存。
-
如果参数 ptr 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 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。
四、calloc和realloc
3.1、calloc
C语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。
原型如下：
void* calloc (size_t num, size_t size);
-
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。
举个例子：
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (NULL != p)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。
3.2、realloc
-
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，那为了合理的时候内存，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。
函数原型如下：
void* realloc (void* ptr, size_t size);
-
ptr 是要调整的内存地址
-
size 调整之后新大小
-
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。
3.3realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
◦ 情况1：原有空间之后没有足够大的空间
◦ 情况2：原有空间之后有足够大的空间
情况1：
当是情况1的时候，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。
情况2：
当是情况2的时候，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。
由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些。
int main()
{
//int arr[10];
//int* p = (int*)malloc(40);
int* p = (int*)calloc(10 , sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
//如果前面的 malloc 函数调用失败(即没有成功分配内存),
//则输出与 malloc 相关的错误消息。
return 1;
}
int i = 0;
//打印
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
//空间不够,想要扩大空间,20个整型
int*ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));
// 使用realloc函数尝试将已分配的内存空间扩大到能容纳20个整型变量的空间
// 注意，这里使用了临时指针ptr来接收realloc的返回值,
//以防realloc失败返回NULL时导致原指针丢失
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
}
else {
perror("realloc");
return 1;
}
//使用空间了
//释放空间
free(p);
p = NULL;
//防止p变为野指针
return 0;
}3.4realloc有malloc的功能
realloc函数出了调整空间外，还能实现与malloc相同的功能
int main()
{
int* p = (int*)realloc(NULL, 40);
//int* p = (int*)malloc(100);
//释放空间
free(p);
p = NULL;
return 0;
}五、常见的动态内存的错误
5.1对NULL指针的解引用操作
void test()
{
int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
*p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
free(p);
}
正确写法 ：
int main()
{
int* p = (int*)malloc(100);
if (p == NULL)
{
//报错信息
perror("malloc");
return 1;
}
*p = 20;//p有可能是NULL指针的
//释放
free(p);
p = NULL;
return 0;
}5.2对动态开辟空间的越界访问
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
return 1;
}
//使用
int i = 0;
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
*(p + i) = i;
//当循环到第十一次时就越界访问了
}
//
free(p);
p = NULL;
return 0;
}正确写法 ：
在这个修正版本中，增加了一个变量capacity来设置当前分配的内存可以存储多少整数，并在需要时使用realloc来增加容量。
int main()
{
int capacity = 10;//记录设置空间的容量大小
int* p = (int*)malloc(capacity * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
return 1;
}
//使用
int i = 0;
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
if (i == capacity)
//判断i是否为capacity
{
capacity = (capacity * 2) * sizeof(int);
//如果是再加一倍
p = (int*)realloc(p, capacity);
//调整内存空间
}
*(p + i) = i;
}
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
5.3对非动态：开辟内存使用free释放
void test()
{
int a = 10;
int* p = &a;
free(p);//ok?
}int main()
{
int a = 10;
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
return 1;
}
//使用
//...
p = &a;
//p指向的空间就不再是堆区上的空间
free(p);
p = NULL;
return 0;
}在这段代码中，首先使用malloc分配了一块内存，并将指针p指向这块内存。然后，p又指向了变量a的地址。此时，失去了对之前分配的内存的引用，因为没有任何指针指向它了。这就意味着你无法再访问或释放这块内存了，这被称为内存泄漏（memory leak）。
所以此时正确的做法是不指向&a，直接释放p的内存空间
5.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}
free(p);
这行代码试图释放指针 p 所指向的内存。但是，因为 p 已经不再指向动态内存块的起始位置，这个操作是未定义的（undefined behavior）。这可能会导致程序崩溃，或者更糟糕的是，它可能会默默地破坏你的数据而不给出任何明显的错误迹象。
如果你需要对指针进行算术运算，可以保存原始指针的一个副本，以便稍后用于释放内存。
正确写法：
void test() {
int *original_p = (int *)malloc(100);
int *p = original_p;
// 对 p 进行操作...
p++;
// 使用原始指针来释放内存
free(original_p);
}5.5对同一块动态内存多次释放
void test()
{
int* p = (int*)malloc(100);
free(p);
free(p);//重复释放
}5.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
void test()
{
int* p = (int*)malloc(100);
if (NULL != p)
{
*p = 20;
}
free(p);
p = NULL;
}
int main()
{
test();
while (1);
}忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
切记：动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放。
六、动态内存经典笔试题分析
题目1：
void GetMemory(char *p)
{
p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
答：程序崩溃
此处代码有两个问题：
第一个问题strcpy中的参数为空指针：
GetMemory 函数采用的是值传递，实参 str 是一个字符指针变量，形参同样用字符指针变量 p 来接收，形参是实参的一份临时拷贝，此时 p 和 str 是各自独立的两个指针变量，但它们都是空指针，此时在函数内部让 p 重新指向新开辟出来的空间，此时 p 就不是空指针了，当GetMemory 函数结束的时候 p 会被释放掉，接下来执行 strcpy ，但此时此刻的 str 依然是一个空指针，NULL 是地址为0的内存空间，这块空间是不允许去访问的，因此在执行 strcpy 的时候程序会报错。
第二个问题内存泄漏：
GetMemory 函数中动态申请的空间没有释放，占用了内存空间。
正确的写法：
解法一：
void GetMemory(char** p)//形参用二级指针接收，此时p里面存的是str的地址
{
*p = (char*)malloc(100);//*p得到str，让str指向新开辟的空间
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str);//传址调用
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
//释放
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}解法二：
char* GetMemory()
{
char* p = (char*)malloc(100);//*p得到str，让str指向新开辟的空间
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
//GetMemory(&str);
str = GetMemory();
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}还有一种解法：可以在数组 p 前面加上 static 来修饰。
"hello world" 作为字符串常量，存储在静态区，不会随着 GetMemory 执行结束而销毁。
题目2：
char* GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
其中最明显的是试图返回一个局部变量的地址。在C语言中，当函数执行完毕后，其栈上的局部变量会被销毁，因此返回局部变量的地址是不安全的。
这里问题的关键在于，数组p是一个局部变量，在出 GetMemory 函数的时候，数组 p 的内存空间就被销毁了，还给了操作系统，虽然把这个数组首元素的地址返了回去，但此时再通过地址去访问这一块空间，就成了非法访问。这种问题通常也被叫做返回栈空间地址的问题。
题目3：
void GetMemory(char** p, int num)
{
*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
}请问运行Test 函数会有什么样的结果？
缺少了空间的释放，造成了内存泄漏，但编译器未发现，仍可以执行。
正确的操作应该是在Test结束前应该清空str及其指向的空间所占用的内存，防止内存泄漏。
正确做法：
void GetMemory(char** p, int num)
{
*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}题目4：
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
这段代码可以成功打印出world。但上面这段代码是有问题的，因为free已经把 str 给释放掉了，。在 free 完后没有把 str 置为空，所以 str 还是指向那块空间，此时的 str 已经变成了一个野指针，后面一些列涉及 str 的操作都属于非法访问。
正确的做法是在 free 的后面，把指针置为空。
正确解法：
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
str = NULL;
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}今天就先到这了！！！
看到这里了还不给博主扣个：
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