解密动态内存管理的奥秘（含内存4个函数）

一.为什么存在动态内存管理

二.动态内存函数的介绍

1. malloc函数（memory alloc 内存开辟）

函数介绍：

malloc函数使用举例代码：

2.free（释放）

函数介绍：

代码的示例：

3.calloc

函数介绍：

代码示例：

运行结果：

4.realloc

函数介绍：

使用示例代码：

常见的动态内存管理的错误

1.对NULL指针进行解引用操作

2.对动态开辟的空间越界访问

3.对非动态开辟的空间使用free

4.使用free释放一块动态开辟的内存中的一部分

5.对同一块内存多次释放

6.动态内存开辟忘记释放，造成内存泄漏

一.为什么存在动态内存管理

我们常见的内存开辟方式：

int a = 20; //在栈空间上开辟四个字节

int arr[10] = { 0 }; //在栈空间上开辟40个字节

但是上的开辟空间方式有两个特点：

1.开辟的空间的大小是固定的；

2.数组在申明的时候，必须指定固定的长度，它所需的内存在编译时分配，有可能用不完造成浪费，也有可能后期不够用；

但是下在我们实际所需求中，不仅仅是上面的两种情况，有时候我们需要的空间大小在程序运行时才知道，那么上述方式开辟空间就不能够满足，所以有了动态内存开辟。

二.动态内存函数的介绍

必备知识：

内存大概的划分：

栈区：主要存放局部变量，形式参数等等

堆区：动态内存的开辟，malloc，free，calloc，realloc等等

静态区：全局变量，静态变量等等

1. malloc函数（memory alloc 内存开辟）

函数介绍：

void* malloc（size_t size）

malloc函数可以向内存申请一块连续的空间，并返回指向这块空间的指针；

值得注意的是：

1. 如果开辟成功，将返回一个指向开辟好了的空间的指针；

如果开辟失败，将返回空指针NULL；

所以在开辟后需要判断是否开辟成功，检查返回值；

2. 函数返回的是空指针，malloc函数并不知道开辟空间的类型，所以在使用的时候需要自己决定（使用强制类型转换）；

3.如果size为0时，malloc函数的行为是未定义的，取决于编译器；

4.malloc函数开辟的空间里面存放的是随机值（下面代码可验证）；

5.malloc函数申请的空间，当程序退出时，还给操作系统，当程序不退出时，动态开辟的空间不会主动还给操作系统，需要用free函数来释放；

malloc函数使用举例代码：

int main()
{
	int* p = (int *)malloc(40);   //这里需要的是int*类型的指针，所以用（）强制类型转换为int*
	if (p == NULL)
	{
		perror(malloc);           //判断是否开辟成功
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d\n",*(p+i));
	}

	free(p);
    p=NULL;         //将p置为空指针，不要让p成为野指针

	return 0;
}

运行结果：

-842150451
-842150451
-842150451
-842150451
-842150451
-842150451
-842150451
-842150451
-842150451
-842150451

2.free（释放）

函数介绍：

void* free （void* p）

C语言提供的free函数是专门用来做动态内存的释放和回收的；

free是用来释放动态开辟的内存；

1.如果void* p所指向的内存不是动态开辟的，free函数的行为是未定义的；

2.如果void* p所指向的是NULL（空指针），则free函数什么都不做；

代码的示例：

int main()
{
	int* p = (int *)malloc(40);   //这里需要的是int*类型的指针，所以用（）强制类型转换为int*
	if (p == NULL)
	{
		perror(malloc);           //判断是否开辟成功
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d\n",*(p+i));
	}

	free(p);       //使用完该空间后释放
    p=NULL;         //将p置为空指针，不要让p成为野指针

	return 0;
}

3.calloc

函数介绍：

void* calloc （size_t num , size_t size）

功能：是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并吃初始化为0；

与malloc函数类似，只是会将开辟的空间内容初始化为0；

代码示例：

int main()
{
    int* p = (int* )calloc(40,sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror(calloc);
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ",*(p+i));
	}
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4.realloc

realloc函数可以让内存管理更加灵活；

函数介绍：

viod* realloc （void* ptr，size_t size）

realloc函数可以调整我们申请的空间的大小；

其中ptr是要调整的内存地址；

size是调整之后的大小；

返回值是为调整之后的内存起始位置；

当void* ptr 为一个空指针时，功能和malloc一样；

值得注意的是：这个函数调整之后，可能将原来内存中的数据移动到新的空间；

分为两种情况；

1.原有空间的后面有足够大的空间时（即原有空间后面的剩余空间有所需增加空间那么大），就直接在原有空间后面开辟，并且返回指向原来空间的指针；

2.当原有的空间后面没有足够大的空间来增加空间，则需要重新找一个空间开辟，并且将原有空间的内容复制过去，然后释放旧的空间的内存，返回新的地址；

使用示例代码：

int main()
{
	int* p =(int* )malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		p[i] = i+1;
	}
	int* ret = realloc(p,80);
	{
		if (ret == NULL)
		{
			perror("realloc");
			return 1;
		}
		else
		{
			p = ret;
		}
	}

	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		printf("%d ",*(p+i));
	}

	free(p);
	p = NULL;


	return 0;
}

运行结果：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451 -842150451