C语言中关于动态内存分配的详解
【c语言】动态内存分配
本期，我们将讲解malloc、calloc、realloc以及free函数。
这是个动态内存分配函数的头文件都是 <stdlib.h>。
c语言中动态分配内存的函数，可能有些初学c语言的人不免要问了：我们为什么要通过函数来实现动态分配内存呢？
首先让我们熟悉一下计算机的内存吧！在计算机的系统中大致有这四个内存区域：
1）栈：在栈里面储存一些我们定义的局部变量以及形参（形式参数）；
2）字符常量区：主要是储存一些字符常量，比如：char *p=”hello world”;其中”hello world”就储存在字符常量区里面；
3）全局区：在全局区里储存一些全局变量和静态变量；
堆：堆主要是通过动态分配的储存空间，也就是我们接下需要讲的动态分配内存空间。
静态内存和动态内存的比较：
- 静态内存是有系统自动分配，由系统自动释放。 静态内存是在栈分配的。（例如：函数里的局部变量）
- 动态内存是由程序员手动分配，手动释放。 动态内存是在堆分配的。（例如：用c语言写链表时，需要自己对node结点分配内存空间）
一、malloc 与free函数
void* **malloc( size_t ** size);
返回类型： void*，也就是说这个函数的可以返回所有类型的指针形式。只需要在开辟空间的时候进行强制类型转换一下即可。
函数参数：size_t size, 这个参数就是告诉这个函数，你需要开辟多少个字节的内存空间。
void free(void* memblock) ；
没有返回参数。
函数参数：void* memblock， free函数可以接收来自所有类型指针的 动态分配 的 内存空间。
一切以栗子来描述吧：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
//开辟10个int类型的空间
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); //切记这里给的大小，是10 * int（4个字节）
int i = 0;
if (arr == null)
{
perror("malloc"); //有可能，malloc开辟空间失败，则malloc会返回null
return 1;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
*(arr + i) = i; //放入数据 0 …… 9
for (i = 0; i < 10; i++)
printf("%d ",*(arr + i));
//记得释放所开辟的空间
free(arr);
return 0;
}
二、calloc
void* calloc (size_t num， size_t** size );
返回类型：与malloc函数是一样的，就不在多说了。
函数参数：size_t num, 需要开辟多少个元素的空间。
size_ size, 每一个元素，所占用的内存空间是多少个字节。
注：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。
栗子：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
//还是申请10个int类型的内存空间
int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (arr == null)
{
perror("calloc"); //calloc开辟空间的话，会返回null
return 1;
}
//不做赋值运算，直接输出刚开辟的空间，看是否是已经初始化为0了
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
printf("%d ",*(arr + i));
//记得释放空间
free(arr);
return 0;
}
三、realloc
void* **realloc(*void memblock， size_t size);
作用： reallocate memory blocks.（重新分配内存块）
- memblock是需要调整的内存地址
- 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
假设我还想为“红色框内的内存空间，扩大一倍，并且在这块空间的后面，是有足够的空间。所有realloc函数会在这紧挨这红色框后面直接开辟空间。并且返回的还是红色框的首元素地址。
情况2： 原有空间之后没有足够大的空间
此时，如果我还想为红色框的内存空间进行扩大，此时红色框后面紧挨着的空间已经被其他程序所占用了，此时想开辟空间的话，只能将现在这块空间先释放掉（realloc会自动释放），再去其他大一点的地方进行开辟空间。
如图：
注：realloc函数，有一个很值得注意的地方，看如下代码：
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //先开辟5个int类型的空间
if (arr == null)
return 1;
//此时，我觉得malloc开辟的空间小了，我想增加
arr = (int*) realloc(arr, 10);
free(arr);
return 0;
}
大家觉得，这段代码，有什么弊端？
分析：
在第8行，realloc函数，去调整arr的空间。他是先查看arr后面的内存空间是否够用，如果不够用的话，会去寻找其他大一点的地方去开辟空间。假设此时我的内存已经满了，此时realloc返回的是null。
也就是说，我本来想增容，结果没增成功，还把以前空间里的数据弄丢了。
所以在使用realloc函数时，先使用一个临时变量进行保存一下，如果返回不是null，我们在把返回的内存地址赋值给arr即可。
如下：
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //先开辟5个int类型的空间
if (arr == null)
return 1;
//此时，我觉得malloc开辟的空间小了，我想增加
int* tmp = null;
tmp = (int*) realloc(arr, 10);
if (tmp != null)
arr = tmp;
free(arr);
return 0;
}
四、常见的动态内存的错误
- 对null进行解引用操作
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
*arr = 10; //没有对arr进行null的判断
free(arr);
return 0;
}
- 对非动态内存分配的空间进行free释放
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;
free(pa); //pa指针，并不是malloc等函数开辟的空间，不能使用free释放，系统会自动回收的
return 0;
}
- 使用free函数释放一块动态分配空间的一部分
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == null)
return 1;
arr++; //此时，arr向后跳了4个字节
free(arr); //现在再去释放空间，最前面的4个字节的空间就没有释放到，会报错
return 0;
}
- 对同一块内存空间进行多次释放
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == null)
return 1;
free(arr);
free(arr); //重复释放了
return 0;
}
- 动态开辟的空间忘记释放（内存泄漏）
int main()
{
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == null)
return 1;
//没有释放空间，会造成内存泄漏
//造成内存泄漏，有很多原因，例如，在调用其他函数时，想传回到本函数，指针没用正确，导致开辟的空间没有传回来等等
return 0;
}
注： 动态开辟的内存空间，切记 一定要释放。不然后果很严重的！！！
本期更新就完啦！！！我们下期见啦
main()
{
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == null)
return 1;}
//没有释放空间，会造成内存泄漏 //造成内存泄漏，有很多原因，例如，在调用其他函数时，想传回到本函数，指针没用正确，导致开辟的空间没有传回来等等 return 0;
注： 动态开辟的内存空间，切记 一定要释放。不然后果很严重的！！！
本期更新就完啦！！！我们下期见啦
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