C语言进阶系列|超详细的C进阶教程！（五）动态内存管理 c++|内存管理|c语言

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我们在以前的文章中提到，其实计算机的内存分为以下三个区

栈区：用于存放临时变量，形式参数
堆区：用于动态内存管理
静态区：用于存放静态变量，全局变量等

而我们今天要讨论的动态内存管理，则是在堆区上创建的

一般来说，堆区的空间比栈区要大，堆区大约有几个G的内存而栈区可能只有几百M

引例
动态内存函数介绍
- malloc函数
- calloc函数
- free函数
- realloc函数
总结与提示

引例为什么会存在动态内存分配？
比如，我们要实现这种变长数组

int n=0; scanf("%d",&n); int a[n]={ 0};

这个数组的长度在使用前我们是不知道的，所以用一个变量来代替
但是，这个代码并不一定在所有编译器上都能编译成功，所以导致了一个可移植性的问题
但用动态内存管理，就能解决变长数组的跨平台问题了

int n=0; scanf("%d",&n); int* arr=(int*)malloc(sizeof(int)*n);

这个代码可以在堆区开辟n个整型的空间
亦或者，比如力扣第一题

文章图片

我们需要返回一个int*，也就是一个整型数组
但返回方式就只能先在堆上开辟空间，进行修改后再返回这一块空间起始位置的指针
因为，在函数内开辟的数字，出了函数是要销毁的，所以不能直接返回
所以，动态内存管理是C语言一个重要的部分
而要介绍这一章的内容，核心是以下的几个函数
注意，动态内存函数需要头文件！
动态内存函数介绍 malloc函数函数有一个参数，代表需要开辟空间的大小，单位字节
【C语言进阶系列|超详细的C进阶教程！（五）动态内存管理】这个函数的功能是在堆上开辟一块连续的空间，函数返回一个void指针，指向这块空间的起始位置

int* arr = sizeof(20); 开辟20字节的空间，由int接受

但你需要注意：这个函数的返回类型是void*类型，万能接受指针，使用前最好强制类型转换一下，与数组类型匹配

int* arr = (int*)sizeof(20);

如果此函数开辟失败，则返回一个NULL指针
所以，在使用空间前，一定要检查有效性

int main() { int* arr = (int*)malloc(20); if (!arr) {printf("fail\n"); exit(-1); } else {//操作 } return 0; }

有什么情况会返回失败呢？
当然有，你开辟的空间过大，将会开辟失败！
calloc函数这个函数有两个参数，第一个参数代表开辟的元素个数，第二个参数代表每个元素占的字节数
另外，这个函数会自动将这块空间初始化为0，但malloc不会
以下两个数组是等价的

int arr[10] = { 0 }; int* arr1 = (int*)calloc(10, sizeof(int));

free函数这个函数的参数是一个地址，可以将指向的这块动态管理的空间释放掉
使用示例：

int main() { int* arr = (int*)malloc(20*sizeof(int)); if (!arr) {printf("fail\n"); exit(-1); } else {//操作 } return 0; } free(arr); arr=NULL; //这步有必要吗

最后一句虽然可以去掉，但这个语句却非常重要
因为将空间释放掉了，这块空间就还给操作系统了就不属于我们了！这个指针也成了俗话说的野指针！
所以，最后一句可以防止野指针问题
我们在编程中，为了防止内存泄露，在此空间使用完成后，必须及时释放掉！
realloc函数这个函数两个参数，第一个为一个数组，第二个是一个大小
这个函数的功能是将原数组调整到指定大小！
使用示例
注意：需要一个中间变量来交换**（会自动将原数组数据拷贝），同样需要检查有效性**

int main() { int* arr = sizeof(20); if (!arr) {printf("fail\n"); exit(-1); } int* tmp = realloc(arr, 100); if (!tmp) {printf("fail\n"); exit(-1); } else {arr = tmp; //操作 } return 0; }

完整的动态空间使用示例

int main() { int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10); if (!arr) {printf("fail\n"); exit(-1); } for (int i = 0; i < 10; i++) {arr[i] = i; printf("%d ", arr[i]); } int* tmp = (int*)realloc(arr, 20 * sizeof(int)); if (!tmp) {printf("fail\n"); exit(-1); } arr=tmp; for (int i = 11; i < 20; i++) {arr[i] = i; printf("%d ", arr[i]); } free(arr); arr = NULL; tmp = NULL; return 0; }

输出结果