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1. 为什么要有动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟⽅式有：
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
但是上述的开辟空间的⽅式有两个特点：
• 空间开辟⼤⼩是固定的。
• 数组在申明的时候，必须指定数组的⻓度，数组空间⼀旦确定了⼤⼩不能调整
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。
C语⾔引⼊了动态内存开辟，让程序员⾃⼰可以申请和释放空间，就⽐较灵活了。
2. malloc和free
2.1 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
2.2 free
C语⾔提供了另外⼀个函数free，专⻔是⽤来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：
void free (void* ptr);free函数⽤来释放动态开辟的内存。
• 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。
malloc和free都声明在 stdlib.h 头⽂件中。
例如
#include<stdlib.h>
int main()
{
//申请20个字节-存放5个整数
int*p=(int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
//使用空间
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i + 1;
}
//释放内存
free(p);
p = NULL;//传递给free函数的是要释放的内存空间的起始地址
return 0;
}错误演示：
#include<stdlib.h>
int main()
{
//申请20个字节-存放5个整数
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
//使用空间
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*p = i + 1;
p++;
}
//释放内存
free(p);//此时传递给free的已不是要释放内存空间的起始地址
p = NULL;
return 0;
}
3. calloc和realloc
3.1 calloc
C语⾔还提供了⼀个函数叫 1 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。
举个例⼦
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(5, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("calloc");
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很⽅便的使⽤calloc函数来完成任务。
3.2 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。
函数原型如下：
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。
• 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
◦ 情况2：原有空间之后没有⾜够⼤的空间
情况1
当是情况1的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发⽣变化。
情况2
当是情况2的时候，原有空间之后没有⾜够多的空间时，扩展的⽅法是：在堆空间上另找⼀个合适⼤⼩ 的连续空间来使⽤。这样函数返回的是⼀个新的内存地址。
例如
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i + 1;
}
//希望将空间调整为40个字节
int* ptr = (int*)realloc(p, 40);
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
}
else
{
perror("realloc");
}
//使用
for (int i = 5; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i + 1;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}4. 常⻅的动态内存的错误
4.1 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);
}
4.2 对动态开辟空间的越界访问
void test()
{
int i = 0;
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (NULL == p)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
}
free(p);
*(p + i) = i;//当i是10的时候越界访问
}4.3 对⾮动态开辟内存使⽤free释放
void test()
{
int a = 10;
int* p = &a;
free(p);
}
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);
}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);
}忘记释放不再使⽤的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
切记：动态开辟的空间⼀定要释放，并且正确释放。
5.柔性数组
也许你从来没有听说过柔性数组（flexiblearray）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
typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a5.1 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。
• 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。
typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
return 0;
}5.2 柔性数组的使⽤
例如：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{
int i = 0;
type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
p->i = 100;
for (i = 0; i < 100; i++)
{
p->a[i] = i;
}
free(p);
p=NULL;
return 0;
}
这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。
5.3 柔性数组的优势
上述的type_a结构也可以设计为下⾯的结构，也能完成同样的效果。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{
int i;
int* p_a;
}type_a;
int main()
{
type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int));
//业务处理
int i = 0;
for (i = 0; i < 100; i++)
{
p->p_a[i] = i;
}
//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;
return 0;
}上述代码能实现相同的功能，但第一种方法有两个好处
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 ⼾。⽤⼾调⽤free可以释放结构体，但是⽤⼾并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能 指望⽤⼾来发现这个事。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 回给⽤⼾⼀个结构体指针，⽤⼾做⼀次free就可以把所有的内存也给释放掉。
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。
6.总结C/C++中程序内存区域划分
C/C++程序内存分配的⼏个区域： 1. 栈区（stack）：在执⾏函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执⾏结束时 这些存储单元⾃动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很⾼，但是分配的内 存容量有限。栈区主要存放运⾏函数⽽分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。 2. 堆区（heap）：⼀般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。分配⽅ 式类似于链表。 3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。 4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的⼆进制代码。
标签：malloc,管理,int,free,内存,动态内存,空间,NULL From： https://blog.csdn.net/2302_80713883/article/details/136995338