C语言第三十三弹---动态内存管理(上)

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动态内存管理

1、为什么要有动态内存分配

2、malloc和free

2.1、malloc

2.2、free

3、calloc和realloc

3.1、calloc

3.2、realloc

4、常见的动态内存的错误

总结

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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，数组空间⼀旦确定了大小不能调整

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);//size为字节数

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。

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。 举个例子：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){ int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; int* ptr = NULL; ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int)); if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空 不为空则赋值 { int i = 0; for(i=0; i<num; i++) { *(ptr+i) = 0； } } free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 ptr = NULL;//是否有必要？ 建议手动置空，防止野指针问题 return 0;}

指针释放之后是否要手动置空，博主的建议是最好手动置空，防止出现野指针。

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。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：

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

输出结果： 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(字节数) • 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。这样函数返回的是⼀个新的内存地址。 由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意⼀些

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){int* ptr = (int*)malloc(100);if (ptr != NULL){//业务处理}else{return 1;}//扩展容量//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)// realloc可能申请空间失败，因此不推荐直接赋值给ptr，// 而是创建一个临时指针变量，如果确定申请成功再将临时指针变量赋值给ptr，即代码2方式//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中int* p = NULL;p = realloc(ptr, 1000);if (p != NULL){ptr = p;// 推荐使用该方式，防止空间申请失败情况}//业务处理free(ptr);return 0;}

总结：动态开辟的空间建议不要直接赋值给想要处理数据的指针变量，而是先判断再进行赋值。

4、常见的动态内存的错误

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); }

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); }

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? free只能释放动态开辟的内存空间 }

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 }

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 }

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; } }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。

总结

本篇博客就结束啦，谢谢大家的观看，如果公主少年们有好的建议可以留言喔，谢谢大家啦！

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