动态内存分配—malloc calloc realloc free 和常见动态内存错误
我们熟知的内存开辟方式有两种：第一种便是通过“int”等关键字为变量开辟空间；第二种便是通过数组开辟一段连续的空间。如下：
int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
但是这样开辟的空间有俩个特点：
1. 空间开辟大小是固定的。
2. 数组在声明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配
但有的时候我们所需要的空间大小在程序运行过程中是会改变的，那数组在编译时开辟的空间便不能满足我们的需求了。这时便需要我们的动态内存分配了。
动态内存分配所开辟的空间是在堆中开辟的：
| 局部变量 函数形参 | 栈区 |
动态内存分配所开辟的空间 malloc realloc calloc |
堆区 |
全局变量 静态变量 |
静态区 |
目录
一.malloc和free
函数使用前需包含头文件 #include <stdlib.h>
1.1 malloc
void* malloc (size_t size);
该函数中的参数(size_t size)是我们所需要开辟的空间大小。
这个函数会向堆内存中申请一块连续可用的空间，并返回指向这块内存的指针
- 如果开辟成功，则返回一个指向开辟空间的指针。
- 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。
1.2 free
void free (void* ptr);
动态内存所开辟的空间在使用过后必须释放，否则可能会出现内存泄漏的问题。而free函数专门用来释放动态开辟的内存空间
- 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
1.3 malloc和free的使用
//代码示例
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* ptr = NULL;
ptr = (int*)malloc(8 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
printf("空间申请失败");
}
else
{
printf("空间申请成功");
}
free(ptr);//释放malloc申请的空间
ptr = NULL;
return 0;
}二.calloc
void* calloc (size_t num, size_t size);
2.1 calloc
C语言还提供了一个函数叫做calloc，calloc也用于动态内存分配：
- 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。
2.2 calloc的使用
//代码示例:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (NULL != p)
{
//使用空间
}
free(p); //释放空间
p = NULL;
return 0;
}
当我们需要对申请的空间进行初始化的时候我么可以使用calloc
三.realloc
void* realloc (void* ptr, size_t size);
3.1 realloc
- realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
- 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，那为了合理的使用内存，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。
- 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。
3.2 realloc在调整内存空间的是存在两种情况
3.2.1原有空间之后有足够大的空间：
如果原有空间之后有足够大的空间时，realloc在扩展空间的时候会在原有空间之后追加，原来空间的数据不发生变化。
3.2.2.原有空间之后没有足够大的空间：
如果原有空间之后没有足够大的空间时，realloc在扩展空间的时候会在堆内存中重新找到一块足够大的空间，原来空间的数据会被拷贝到新的空间中去。 最后返回新空间的内存地址。
3.3 realloc的使用
代码示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int input, n;
int count = 0;
int* numbers = NULL;
int* more_numbers = NULL;
do {
printf("Enter an integer value (0 to end): ");
scanf("%d", &input);
count++;
more_numbers = (int*)realloc(numbers, count * sizeof(int));
if (more_numbers != NULL) {
numbers = more_numbers;
numbers[count - 1] = input;
}
else {
free(numbers);
puts("Error (re)allocating memory");
exit(1);
}
} while (input != 0);
printf("Numbers entered: ");
for (n = 0; n < count; n++) printf("%d ", numbers[n]);
free(numbers);
return 0;
}
四.常见的动态内存错误
4.1 对NULL指针的解引用操作
//错误示范
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);
}4.2 对动态开辟空间的越界访问
//错误示范
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);
} C4.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//ok?
}4.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
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
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）
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
if(NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
while(1);
}
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