目录：

1. 为什么要有动态内存分配

2. malloc和free

3. calloc和realloc

4. 常见的动态内存的错误

5. 动态内存经典笔试题分析

6. 柔性数组

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1. 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，大小不能调整

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。

2. malloc和free

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。

例如：

以上就为申请空间及使用空间。

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。

malloc和free都声明在  stdlib.h 头文件中。

要小心：

此时就会出现bug，传递过去的已经不是起始位置了。

3. 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。

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全初始化为0。

例如：

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，那为了合理的申请内存，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。

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

• realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

◦ 情况1：原有空间之后 有 足够大的空间

◦ 情况2：原有空间之后 没有 足够大的空间

情况1

当是情况1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

情况2

当是情况2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。会将原来空间的数据拷贝一份到新的空间。释放旧的内存空间，这样函数返回的是⼀个新的内存起始地址。

由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意⼀些。

realloc函数可以完成和malloc一样的功能

4. 常见的动态内存的错误

4.1 对NULL指针的解引用操作

void test()
 {
  int *p = (int *)malloc(INT_MAX);
  *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
  free(p);
 }

最好判断它的返回值， 用 

4.2 对动态开辟空间的越界访问

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;//当i是10的时候越界访问
  }
 free(p);
 }

4.3 对非动态开辟内存使用free释放

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

4.4 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
 }

4.5 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;
  }
 }

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。

注意！：动态开辟的空间⼀定要释放，并且正确释放

5. 动态内存经典笔试题分析

5.1 题⽬1：

如何使程序达到预期效果呢？

方法一：

方法二：

5.2 题⽬2：

编译器也会报警告：

返回局部变量或临时变量的地址：p

（可返回值，不可返回地址）

5.3 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);
 }

唯一的问题就是：没有free，加上就可以了

5.4 题⽬4：

6. 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。

例如：

typedef struct st_type

{ int i;

int a[ ];//柔性数组成员

}type_a;

6.1 柔性数组的特点：

• 结构中的柔性数组成员前面必须⾄少⼀个其他成员。

• sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

• 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。

例如：

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

int main()
{
 printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
 return 0;
}

6.2 柔性数组的使用

//代码1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 int i = 0;
 type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
 //.....数据处理
 p->i = 100;
 for(i=0; i<100; i++)
 {
 p->a[i] = i;
 }
 free(p);
 return 0;
}

这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

6.3 柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为下面的结构，也能完成同样的效果

//代码2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{
 int i;
 int *p_a;
}type_a;
int main()
{
 type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
 p->i = 100;
 p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));
 
 //....数据处理
 for(i=0; i<100; i++)
 {
 p->p_a[i] = i;
 }
 
 //释放空间
 free(p->p_a);//先释放
 p->p_a = NULL;
 free(p);  //再释放
 p = NULL;
 return 0;
}

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是方法1 的实现有两个好处：

第⼀个好处是：方便内存释放 如果我们的代码是在⼀个给别⼈用的函数中，你在里面做了⼆次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存⼀次性分配好了，并返回给用户⼀个结构体指针，用户做⼀次free就可以把所有的内存也给释放掉。

第⼆个好处是：这样有利于访问速度. 连续的内存有益于提⾼访问速度，也有益于减少内存碎片。