动态内存管理

标签：malloc 函数管理 realloc 内存动态内存分配

1.为什么要有动态内存分配.

2.动态内存分配的优点

3.malloc和free

5.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分

5.5对同一块动态内存多次释放

5.6态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

1.为什么要有动态内存分配.

目前我们掌握的内存开辟方式有：

int a=20;    //在栈空间上开辟了4个字节的空间
char arr[20];  //在栈空间上开辟了20个字节的连续空间

但是此类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，必须指定数组的长度，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。

2.动态内存分配的优点

动态内存分配是编程中的一项重要特性，它为程序提供了在运行时根据需要分配和释放内存的能力。以下是动态内存分配的一些关键原因和优势：

灵活性：动态内存分配允许程序在运行时根据实际需要来决定内存的使用，而不是在编译时固定内存大小。这对于处理数据大小不固定的情况非常有用，例如，当一个程序需要处理用户输入的数据量时。
内存利用率：通过动态分配，程序可以按需使用内存，这样可以更有效地利用系统资源。与静态分配相比，静态分配在程序启动时就会占用固定大小的内存，这可能会导致内存浪费，特别是当分配的内存不是始终都需要时。
数据结构动态调整：动态内存分配对于实现可变大小的数据结构（如链表、树、哈希表等）至关重要。这些数据结构的大小在程序运行时可能会变化，动态内存分配使得这些数据结构能够根据需要增长或缩小。
内存管理策略：动态内存分配允许程序员实现特定的内存管理策略，如缓存池、对象池等，这些策略可以提高程序的效率和性能。
减少内存碎片：虽然动态内存分配可能会导致内存碎片，但是通过合理的内存管理策略，比如内存池和垃圾回收，可以减少内存碎片的问题。
跨平台兼容性：动态内存分配提供了一种跨不同平台和系统的一致的内存管理方式，因为静态内存分配可能受到特定平台或系统的限制。

总的来说，动态内存分配为程序提供了在运行时管理内存的灵活性，这对于创建高效、可扩展和适应性强的应用程序至关重要。然而，它也需要程序员更加小心地管理内存，以避免内存泄漏和其他内存相关的错误。

3.malloc和free

3.1malloc

malloc是 C 语言标准库中的一个函数，用于动态内存分配。malloc函数的名称是“memory allocation”的缩写，它可以在堆上分配指定大小的内存块。成功分配内存后，malloc返回一个指向该内存块的指针，类型为void*，这意味着它可以指向任何类型的数据。

函数原型如下：

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。

需要注意的是：

如果开辟成功，则会返回一个指向开辟好空间的指针。
如果开辟失败，则会返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查。
由于返回值的类型是void*，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由使用者自己来决定。
如果参数size为0，malloc的行为是标准未定义的。取决于编译器。

实例为：

运行结果为：

3.2free

free是 C 语言标准库中的一个函数，用于释放之前由 malloc、calloc、realloc 等函数分配的动态内存。当程序不再需要动态分配的内存时，应该使用 free 函数来释放这些内存，以避免内存泄漏。

函数原型如下：

如果参数ptr指向的空间不是动态内存开辟的，那么free函数的行为是未定义的。
如果参数ptr指向NULL是空指针，则函数什么也不干。

4.calloc和realloc

4.1calloc

C语言还提供了一个叫calloc的函数，calloc函数也用来动态内存分配。原型如下：

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malloc函数的区别只在于calloc函数会在返回地址之前把申请空间的每个字节全初始化为0。

示例为：

结果为：

所以如果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。

4.2realloc

realloc是 C 语言标准库中的一个函数，用于重新分配之前由 malloc、calloc 或 realloc 分配的动态内存。realloc 可以改变内存块的大小，使其变得更大或更小。如果新的内存大小比原来的大，那么额外的内存是未初始化的。如果新的内存大小比原来的小，那么超出新大小的部分会被丢弃。

函数原型为：