深度剖析 —— 动态内存管理

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深度剖析：动态内存管理
深度剖析：文件操作
深度剖析：预处理

前言

对于空间的需求，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。 这时候就需要在程序运行的过程中，根据需求在堆区开辟内存。

一、示例问题：通讯录的容量

1.通讯录的需求

通讯录就需要一种能根据存储信息的多少开辟相应空间的方式

我们通常所用的方式是开辟固定大小的数组，这导致通讯录存储时灵活性太差。如果开辟的空间太小，则放不下那么多信息。如果开辟很大的空间，又存在空间上的浪费。因此我们需要一种可以根据存储需求去变更开辟空间大小的新方式。

二、动态内存函数

1. malloc

void*malloc(size_tsize);

malloc：对任意类型都可以动态内存开辟的函数

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。

2. calloc

void*calloc(size_tnum,size_tsize);

calloc：对任意类型都可以动态内存开辟的函数，并且把空间的每个字节初始化为0

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，并且把空间的每个字节初始化为0。

• 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calloc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，calloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。
• 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。

3. realloc

void*realloc(void*ptr,size_tsize);

realloc：函数就可以对动态开辟内存大小的调整

• 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， 我们往往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是调整后的新大小。
• 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：

1. 原有空间之后有足够大的空间：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。
   

2. 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。

4. free

voidfree(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。

三、常见的动态内存错误

1.对NULL指针的解引用操作

voidtest(){int*p=(int*)malloc(INT_MAX/4);*p=20;//如果p的值是NULL，就会有问题free(p);}

2.对动态开辟空间的越界访问

voidtest(){inti=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);}

3.对非动态开辟内存使用free释放

voidtest(){inta=10;int*p=&a;free(p);//释放非动态开辟的空间}

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

voidtest(){int*p=(int*)malloc(100);p++;free(p);//p不再指向动态内存的起始位置}

5.对同一块动态内存多次释放

voidtest(){int*p=(int*)malloc(100);free(p);free(p);//重复释放}

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

voidtest(){int*p=(int*)malloc(100);if(NULL!=p){*p=20;}}intmain(){test();}

总结

动态分配的内存由malloc等相关函数分配，该函数返回一个指向指定字节数内存块的指针。 这块内存被free函数释放后便可重复使用，free函数以该内存块的地址作为参数。动态内存管理使得我们的程序时更加灵活，为我们的程序提供了更多的可能性。