动态内存开辟（上）

一. 为什么会存在动态内存分配

我们已经掌握了一下的内存开辟方式

	int a = 20; //在栈区上开辟四个字节
	char arr[20] = { 0 }; //在栈区上开辟10个字节的连续空间 

但是上述开辟空间的方式有两个特点

1 空间开辟的大小是固定的
2 数组在声明的时候 必须指定数组的长度 它所需要内存在编译时分配

特点1很好理解

就像上面 我们指定数组arr之后 在栈区上就不可以改变数组的大小了

但是我们使用malloc指定内存的大小之后 还是可以使用realloc来重置大小

特点2 我们使用一段代码来解释下

我们发现 动态开辟内存可以不指定数组的长度 而是传递进去一个变量

有时候对于空间大小的需求 我们只有在程序运行的时候才能知道

这个时候我们就只能使用动态内存开辟了

二. 动态内存函数的介绍

1. malloc和free

1.1 malloc

c语言提供了一个动态内存开辟的函数：

void* malloc (size_t size);

这个函数像内存申请一块连续可用的空间 并且返回指向这块空间的指针 是一个无符号类型的指针

这其中有四个注意点

1 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
2 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。
3 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。
4 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。

特点一说明了这个函数的返回值

特点二说明了它开辟失败的情况

特点三详细介绍了它返回值的类型

特点四说明了如果开辟的空间为0 这个时候malloc会做什么

这里c语言提供了另一个函数 专门史用来做动态内存的释放和回收的

void free (void* ptr);

1.2 free

free函数也有两个特点

1 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。
2 如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

这里特别要注意特点1 我们来看一段代码

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;



	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

如果我们写出来上面这一段代码 那么我们的编译器会给我们报错

特点二是一个知识点 我们记一下就好了

指针指向NULL的时候 free什么都不做

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;


	p = NULL;
	free(p);
	return 0;
}

1.3 完整的演示代码

int main()
{
	// 代码1
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	int arr[50] = { 0 };

	//代码2
	int* p = (int*)malloc(num * sizeof(int));
	if (NULL == p)
	{
		perror(malloc);
	}
	else
	{
		int i = 0;
		for ( i = 0; i < num; i++)
		{
			*(p + i) = i;
		}
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

2. calloc

c语言还提供了一个函数叫做 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。

int main()
{
	int* p = (int*)calloc(40, sizeof(int));
	if (NULL==p)
	{
		perror(calloc);
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

代码如上

我们来看看它们的内存

我们可以发现全部初始化内存确实为0

3. realloc

1 realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
2 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。

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。

情况一 如果说原有空间之后又足够大的空间 那么就直接扩展内存追加空间 原理啊空间的数据不发生变化

情况二 当情况2的时候 原有空间之后没有足够多的空间 扩展的方法是 在堆空间上另外寻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

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (p==NULL)
	{
		perror(malloc);
	}
	else
	{
		;
	}
	// p = (int*)realloc(p, 1000);
	// 这个写法因为有可能 realloc开辟内存失败 这样的话返回一个空指针
	// 开辟的内存空间就消失了 
	// 所以说 我们赋值前要判断是否为空指针
	int* ptr = (int*)realloc(p, 1000);
	if (ptr==NULL)
	{
		perror(realloc);
	}
	else
	{
		p = ptr;
	}

	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

三. 常见的动态内存错误

3.1 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);
}

3.2 对动态开辟空间的越界访问

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(10);
	if (p==NULL)
	{
		perror(malloc);
	}
	else
	{
		int i;
		for ( i = 0; i <= 10; i++)
		{
			*(p + i) = i;
		}
	}
	free(p);
	p = NULL;
}

3.3 对于非动态开辟内存使用free释放

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);
}

3.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	p++;
	free(p);
	return 0;
}

3.5 对同一块动态内存多次释放

int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	free(p);
	free(p);
	return 0;
}

3.6 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

int main()
{
	while (1)
	{

		int* p = (int*)malloc(20);
		if (NULL == p)
		{
			perror(malloc);
		}
		else
		{
			*p = 20;
		}
	}
	return 0;
}

以上就是本篇博客的全部内容啦 由于博主才疏学浅 所以难免会出现纰漏 希望大佬们看到错误之后能够

不吝赐教 在评论区或者私信指正 博主一定及时修正

那么大家下期再见咯