零基础非科班也能掌握的C语言知识19 动态内存管理

1.为什么要有动态内存分配

我们目前掌握的内存开辟方式仅仅是在栈上开辟一个大小固定好的空间。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，那在栈上开辟空间的⽅式就不能满⾜了。（尽管我们会通过变长数组的方式开辟栈空间，但是变长数组的大小在确定后就不能改变了），我们需要让程序员⾃⼰可以申请和释放空间，因此C语言引入了动态内存开辟

2.malloc和free

2.1 malloc

C语⾔提供了⼀个动态内存开辟的函数：malloc

注意malloc的参数是size_t的类型，开辟的空间是以字节为单位的。

2.2 free

C语⾔提供了另外⼀个函数free，专⻔是⽤来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：



注意free释放了动态开辟的内存的之后，应及时将ptr置为空指针否则的话ptr将变成野指针。往往free和置为空指针是同时出现的

3.calloc和realloc

3.1 calloc

例子：

3.2realloc

但是动态开辟内存是可能失败的也及时说，情况二下我们开辟动态内存失败会造成原数据丢失，因此我们应该选择代码2。

当然在没有开辟过动态内存时我们也可以用realloc来开辟

#include<stdlib.h>
int main()
{
realloc(NULL,10);
return 0;
}

4.常见的动态内存的错误

4.1对NULL指针的解引用操作

因此开辟内存空间（可能开辟失败）后一定要判断是否返回的是一个空指针

4.2对动态开辟空间的越界访问

#include<stdlib.h>
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);
}
int main()
{
	test();
}

4.3对非动态内存开辟的空间free

#include<stdlib.h>
void test()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);//ok?
 }
int main()
{
	test();
}

4.4使用free释放⼀块动态开辟内存的⼀部分

#include<stdlib.h>
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对同⼀块动态内存多次释放

#include<stdlib.h>
void test()
 {
 int *p = (int *)malloc(100);
 free(p);
 free(p);//重复释放
 }

4.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

#include<stdlib.h>
void test()
 {
 int *p = (int *)malloc(100);
 if(NULL != p)
 {
 *p = 20;
 }
 }
int main()
 {
 test();
 while(1);
 }

感觉遇到这个问题是最棘手的，因为一开始程序是正常运行的。然后内存泄漏堆区占满了，程序直接崩溃了。关键这个问题还不好察觉，因此动态内存开辟一定要free并且置零

5.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。

5.1柔性数组的特点

5.2柔性数组的使用

#include<stdlib.h>
typedef struct st_type
{
	int i;
	int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{
	int i = 0;
	type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int));
	//业务处理
	p->i = 100;
	for (i = 0; i < 100; i++)
	{
		p->a[i] = i;
	}
	free(p);
	return 0;
}

6.总结C/C++中程序内存区域划分