前言

關于動態(tài)內(nèi)存管理，可能有學習過的小伙伴，也有沒有聽說過的。沒有聽說過的小伙伴會覺得很奇怪啊，為什么要動態(tài)開辟內(nèi)存，內(nèi)存怎么還能是動態(tài)的。給不知道的小伙伴解釋一下。咱們平時在內(nèi)存開辟空間也就是在棧區(qū)（局部變量，函數(shù)參數(shù)等等），靜態(tài)區(qū)（全局變量，static修飾的局部變量等等）開辟空間。只能是用多少開辟多少，是非常局限的。有時候我們需要的空間大小在程序運行的時候才能知道，那數(shù)組的編譯時開辟空間的方式就不能滿足了，所以就試試動態(tài)內(nèi)存存儲。而動態(tài)內(nèi)存開辟的空間都是在內(nèi)存中的堆空間的。

1.關于動態(tài)內(nèi)存的函數(shù)

1.1 malloc和free函數(shù)

malloc這個函數(shù)向內(nèi)存申請一塊連續(xù)可用的空間，并返回指向這塊空間的指針，如果開辟成功，則返回一個指向開辟好空間的指針；如果開辟失敗，則返回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。

free函數(shù)專門是用來做動態(tài)內(nèi)存的釋放和回收的。如果參數(shù) ptr 指向的空間不是動態(tài)開辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的；如果參數(shù) ptr 是NULL指針，則函數(shù)什么事都不做。
 

說明：

該函數(shù)設計的巧妙的一點就是返回值為void*，因為函數(shù)創(chuàng)造者并不知道使用者是想以什么樣的類型指針來接收動態(tài)開辟的空間，所以使用者在使用時只需要強行轉(zhuǎn)換成自己想要的類型就可以：

int* p = (int*)malloc(40);//假設是整型時的例子

在使用完動態(tài)開辟的空間后記得要用free函數(shù)向操作系統(tǒng)釋放開辟的空間，并且將指針賦為空指針：

int* p = (int*)malloc(40);
 
//......
 
free(p);//避免內(nèi)存泄漏
p = NULL;//原指針指向的位置既然已經(jīng)還給操作系統(tǒng)的，就將指針賦為空指針，避免野指針等問題

 如果參數(shù) size 為0，malloc的行為是標準是未定義的，取決于編譯器。

需要引頭文件stdlib.h

1.2 calloc函數(shù)

 calloc可與malloc函數(shù)相對照來學習，calloc函數(shù)的功能是為 num 個大小為 size 的元素開辟一塊空間，并且把空間的每個字節(jié)初始化為0。與malloc有兩點不同：

參數(shù)不同，calloc需要指明開辟空間的數(shù)據(jù)類型和該類型數(shù)據(jù)的個數(shù)，而malloc是全部字節(jié)數(shù)；

calloc在開辟空間的同時將空間內(nèi)的全部字節(jié)初始化為0.

1.3 realloc函數(shù)

 realloc函數(shù)用來調(diào)整開辟空間的大小，有時可能開辟的空間小了，有時候可能開辟的大了，都可以通過realloc函數(shù)來修改，并且會將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動到新的空間。

realloc在調(diào)整空間大小時有兩種情況：

原有空間后有足夠大的空間，這種情況下擴展內(nèi)存就直接原有內(nèi)存之后直接追加空間，原來空間的數(shù)據(jù)不發(fā)生變化，返回值為原來位置的指針；

 2.原有空間后沒有足夠大的空間，這時便在堆空間找到大小合適的連續(xù)空間使用，并將原有空間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的空間返回值為新空間的地址。

int main()
{
    int *str = (int*)malloc(10);
    if(str != NULL)
{
    //.....
}
else
{
    exit(EXIT_FAILURE);
}
    //擴展容量
//代碼1
str = (int*)realloc(str, 1000);//這樣可以嗎？(如果申請失敗會返回一個空指針！??！)
 
 
//修改代碼2
int*p = NULL;
p = realloc(str, 1000);
if(p != NULL)
{
    str = p;
}
//...
free(str);
return 0;
}

2.常見的動態(tài)內(nèi)存錯誤

2.1 對NULL指針解引用

int* p = (int*)malloc(40);
*p=10;
free(p);

這就是忽略了返回值可能是空指針的可能，如果開辟失敗會返回空指針。所以最好的做法就是判斷一下指針是否為空，然后再進行下一步。

int* p = (int*)malloc(40);
if(p != NULL)
{
    *p=10;
}
free(p);

2.2 對動態(tài)內(nèi)存開辟的空間越界訪問

就類似于使用數(shù)組時對數(shù)組越界訪問。

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;//當i是10的時候越界訪問
}
free(p);

2.3 對非動態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放

int a = 0;
int* p = &a;
free(p);

通過查閱MSDN可以發(fā)現(xiàn)：Attempting to free an invalid pointer (a pointer to a memory block that was not allocated by calloc, malloc, or realloc) may affect subsequent allocation requests and cause errors. 就是說如果用free釋放非calloc，malloc，realloc函數(shù)動態(tài)開辟的空間可能會導致后續(xù)的分配請求并且導致錯誤。

2.4 使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向動態(tài)內(nèi)存的起始位置

會導致動態(tài)開辟的空間無法完全釋放，進而可能會導致內(nèi)存泄漏。

2.5 對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放

int *p = (int *)malloc(10);
free(p);
free(p);//重復釋放

2.6 內(nèi)存泄漏

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    if(NULL != p)
    {
        *p = 20;
    }
}
int main()
{
    test();
    return 0;
}

如果使用完動態(tài)內(nèi)存又不釋放則會導致這塊內(nèi)存無法在后續(xù)被利用，導致內(nèi)存泄漏。動態(tài)開辟的空間一定要釋放，并且正確釋放。

補充：為什么要引入動態(tài)內(nèi)存分配

1.指針只能指向一個確切的內(nèi)存空間，欲使用一個數(shù)據(jù)，必須先設定一個變量來保存它么？

2.在程序設計時，數(shù)據(jù)多為動態(tài)的。即程序運行時數(shù)據(jù)項的數(shù)量是變化的。

3.用數(shù)組保存多個元素時，很難預知實際運行時存儲的元素個數(shù)，往往會導致預定義的元素個數(shù)不足或過多

例如：電話簿的管理程序。當添加新聯(lián)系人時，數(shù)據(jù)項將增加；刪除聯(lián)系人時，數(shù)據(jù)項將減少。

動態(tài)數(shù)據(jù)結構可以在運行時靈活地添加、刪除或重排數(shù)據(jù)項。
動態(tài)內(nèi)存管理可以在運行時分配更多的內(nèi)存空間或釋放掉不再需要的空間，因而可以優(yōu)化存儲空間的使用。

所以———由于無法預知在運行時數(shù)組元素的使用情況，在程序中預定義的數(shù)組大小，如果過小，會導致程序運行失??；如果過大，則會浪費內(nèi)存空間。

如果在運行時根據(jù)實際需要來決定內(nèi)存的使用情況，則可以很好的解決以上問題。

總結

到此這篇關于C語言中動態(tài)內(nèi)存的文章就介紹到這了,更多相關C語言動態(tài)內(nèi)存內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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