动态内存分配

千金一刻莫空度，老大无成空自伤。这篇文章主要讲述动态内存分配相关的知识，希望能为你提供帮助。
为什么存在内存分配已知的内存开辟：

int a = 10; //局部变量，在栈区开辟四个字节空间的大小
int arr[10] =0 ; //在栈空间上连续开辟40个字节的空间大小

但是上述的开辟空间的方式有两个特点：
1. 空间开辟大小是固定的。
2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。
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。这时候就只能试试动态存开辟了。
变量在内存开辟内存的位置

栈区：局部变量
堆区：动态内存分配 malloc free calloc realloc
静态区：全局变量，静态变量

动态内存函数的介绍：???malloc???

void* malloc(size_t size);

size:开辟的字节个数
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。
?malloc库函数的使用?
向内存申请空间

#include< stdlib.h> //注意引头文件
#include< string.h>
#include< errno.h>
#include< stdio.h>
int main()

//向内存申请10个整形的空间；
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); //返回类型时void*,所以需要强制类型转换
//返回的时开辟内存空间的地址，所以用指针接受；
if (p == NULL)

//打印错误原因
printf("%s\\n", strerror(errno));

else//正常使用

int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

*(p + i) = i; //存储

for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", *(p + i));

return 0;

???free???
用来释放动态开辟的内存

void free(void*ptr);

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。
?free库函数的使用?

#include< stdlib.h> //注意引头文件
#include< string.h>
#include< errno.h>
#include< stdio.h>
int main()

//向内存申请10个整形的空间；
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); //返回类型时void*,所以需要强制类型转换
//返回的时开辟内存空间的地址，所以用指针接受；
if (p == NULL)

//打印错误原因
printf("%s\\n", strerror(errno));

else//正常使用

int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

*(p + i) = i; //存储

for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", *(p + i));

free(p);
p = NULL; //置成NULL,防止内存泄露；
return 0;

???calloc???
动态内存开辟

void* calloc (size_t num, size_t size);

num:元素的个数；
size:每个元素的长度，单位是字节；
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。
?calloc库函数的使用?

#include< errno.h>
#include< stdlib.h> //注意引头文件
#include< string.h>
#include< errno.h>
#include< stdio.h>
int main()

int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (p == NULL)

printf("%s\\n", strerror(errno));

else

int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", *(p + i));

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

???realloc???
调整动态开辟内存空间的大小；
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* memblock,size_t size)

memblock:要调整内存的地址
size:调整后的大小
?realloc库函数的使用?

#include< errno.h>
#include< stdlib.h> //注意引头文件
#include< string.h>
#include< errno.h>
#include< stdio.h>
int main()

int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)

printf("%s\\n", strerror(errno));

else

int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)

*(p + i) = i;

//假设使用malloc开辟的内存大小不够使用
//可以使用realloc调整动态内存；
int* p2 = realloc(p, 40);
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", *(p2 + i));

return 0;

开辟空间

打印

存在的问题：开辟的空间malloc由p指针指向，而realloc开辟的空间由p2指向，代码可能会出现问题
改进

#include< errno.h>
#include< stdlib.h> //注意引头文件
#include< string.h>
#include< errno.h>
#include< stdio.h>
int main()

int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)

printf("%s\\n", strerror(errno));

else

int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)

*(p + i) = i;

//假设使用malloc开辟的内存大小不够使用
//可以使用realloc调整动态内存；
p2 = realloc(p, 4000);
if(p2!=NULL)

p=p2;

int i = 0;
for (i = 5; i < 10; i++)

*(p + i) = i;

for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", *(p+ i));

return 0;

realloc函数的使用注意事项1.如果p指向的空间之后有足够的内存空间可以追加，则直接追加，后返回p;

2.如果p指向的空间之后没有足够的内存空间可以追加，则realloc会重新找一个新的内存区域开辟一块满足需求的空间，并且把原来内存中的数据拷贝回来，释放旧的内存空间，最后返回新开辟内存的地址
??地址发生了改变??

3.如果realloc开辟内存失败，也会丢失原来malloc开辟的内存，得用一个新的变量来接受realloc的返回值

#include< errno.h>
#include< stdlib.h> //注意引头文件
#include< string.h>
#include< errno.h>
#include< stdio.h>
int main()

int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)

printf("%s\\n", strerror(errno));

else

int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)

*(p + i) = i;

//假设使用malloc开辟的内存大小不够使用
//可以使用realloc调整动态内存；
int*ptr = realloc(p, 4000);

if (ptr != NULL)//判断开辟的是否成功开辟内存

p = ptr;
int i = 0;
for (i = 5; i < 10; i++)

*(p + i) = i;

for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", *(p + i));

//释放内存
free(p);
p = NULL;

return 0;

?realloc也可以直接开辟内存?

int main()

int* p = (int*)realloc(NULL, 40);

return 0;

常见的动态内存错误1.对NULL指针的解引用操作

int main()

int* p = (int*)malloc(40);
//万一malloc开辟失败了，p就被赋值为NULL;
*p = 0; //err
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

*(p + i) = i;

free(p);
p = NULL;

return 0;

2.对动态开辟空间的越界访问

int main()

int* p = (int*)malloc(5*sizeof(int));
if (p == NULL)

return 0;

else

int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

*(p + i) = i;

return 0;

程序发生崩溃了；

3.对非动态开辟空间进行free

int main()

int a = 10;
int* p = & a;
*p = 20;
free(p);
p = NULL;
return 0;

程序崩溃的原因：free释放的静态区上的而不是栈区上的；

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);
if (p == NULL)

return 0;

else

int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)

*p++ = i;

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

5.对同一块动态内存多次释放

int main()

int* p = (int*)malloc(20);
if(p==NULL)

return 0;

free(p);
free(p);

return 0;

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

nt main()

while (1)

malloc(1);

return 0;

经典的面试题题目1

void GetMemory(char* p)

p = (char*)malloc(100);

void Test(void)

char* str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);

int main()

test();
return 0;

代码存在的问题：
1.代码运行的时候会出现程序崩溃
原因：在拷贝的时候将”hello world“拷贝到”str“但str是空指针，拷贝的时候进行解引用操作，会导致程序崩溃
2.代码运行的时候会出现内存泄漏
原因：str以值传递的形式将（NULL）传递给p,p是GetMemory的形参，只在函数内部有效，等GetMemory函数返回之后，动态开辟内存尚未释放，并且无法找到，所以会造成内存泄漏。
代码改正1.

void GetMemory(char** p)

*p = (char*)malloc(100);

void Test(void)

char* str = NULL;
GetMemory(& str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str=NULL;

int main()

test();
return 0;

代码改正2.

void GetMemory(char* p)

p = (char*)malloc(100);
return p;

void Test(void)

char* str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str=NULL;

int main()

test();
return 0;

题目2

#include< stdio.h>

char* GetMemory(void)

char p[] = "hello world";
return p;

void Test(void)

char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);

int main()

Test();
return 0;

结果：输出随机值
原因：数组在栈上开辟内存，当返回p（数组的地址）的时候，p所指向的空间可能会存放随机值，访问的时候造成非法访问内存；

代码改正：
用static修饰的时候延长了变量的生命周期，出这个函数的时候p不会被销毁，开辟的内存空间从栈区到静态区

char* GetMemory(void)

static char p[] = "hello world";
return p;

void Test(void)

char* str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);

int main()

Test();
return 0;

题目3

void GetMemory(char** p, int num)

*p = (char*)malloc(num);

void Test(void)

char* str = NULL;
GetMemory(& str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);

int main()

Test();
return 0;

结果：会输出hello,但是动态开辟内存之后没有进行free释放，造成内存泄漏
代码改正：

void GetMemory(char** p, int num)

*p = (char*)malloc(num);

void Test(void)

char* str = NULL;
GetMemory(& str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
free(str);
str=NULL;

int main()

Test();
return 0;

题目4

void Test(void)

char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if (str != NULL)

strcpy(str, "world");
printf(str);

int main()

Test();
return 0;

结果：输出world,但是动态开辟的内存提前free释放了，并不会把str置为NULL当继续访问的时候会造成非法内存访问；
代码改正

void Test(void)

char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
str=NULL;
if (str != NULL)

strcpy(str, "world");
printf(str);

int main()

Test();
return 0;

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。
例如：

struct S

int n;
int arr[0]; //柔性数组成员的大小是未知的，大小可以调整；
;
int main()

struct S s;

return 0;

柔性数组的特点：结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

struct S

int n;
int arr[0]; //柔性数组成员的大小是未知的，大小可以调整；
;
int main()

struct S s;
printf("%d\\n", sizeof(s));
return 0;

包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。

struct S

int n;
int arr[0];
;
int main()
//柔性数组的大小是可变的，自己开辟内存；
struct S *ps=(struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 5 * sizeof(int));
ps-> n = 100;

int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)

ps-> arr[i] = i;

struct S* ptr = realloc(ps, 40);
if (ptr != NULL)

ps = ptr;

for (i = 5; i < 10; i++)

ps-> arr[i] = i;

for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", ps-> arr[i]);

free(ps);
ps = NULL;
return 0;

特点：在空间上开辟的内存是连续的
方法二：数组在内存上开辟的大小也是可变的

struct S

int n;
int* arr;

;
int main()

struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
ps-> arr = malloc(5 * sizeof(int));
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)

ps-> arr[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)

printf("%d ", ps-> arr[i]);

//调整大小
int* ptr = (int*)realloc(ps-> arr, 40);
if (ptr != NULL)

ps -> arr = ptr;

for (i = 5; i < 10; i++)

ps-> arr[i] = i;

for (i = 0; i < 10; i++)

printf("%d ", ps-> arr[i]);

free(ps-> arr);
ps-> arr = NULL;
free(ps);
ps = NULL;
return 0;

在内存上开辟空间的特点：
先通过malloc给结构体开辟一块空间，存放n和arr,在通过ps--> arr，给arr开辟空间；在内存上开辟空间是不连续的
相比之下柔性数组的优点：不容易出错；内存碎片少，内存利用率高；访问效率高（内存连续的）。
上述代码1和代码2可以完成同样的功能，但是方法1的实现有两个好处：第一个好处是：方便内存释放如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
【动态内存分配】第二个好处是：这样有利于访问速度.连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）