C语言：动态内存（一篇拿捏动态内存！）

目录

学习目标：

为什么存在动态内存分配

动态内存函数：

1. malloc和free

2. calloc

3. realloc

常见的动态内存错误：

1. 对NULL指针的解引用操作

2. 对动态开辟空间的越界访问

3. 对非动态开辟内存使用free释放

4. 使用free释放一块动态开辟内存的一部分

5. 对同一块动态内存多次释放

6. 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

程序的内存开辟：

柔性数组：

柔性数组的使用:

柔性数组的优势:

以上就是个人学习见解和学习的解析，欢迎各位大佬在评论区探讨！

感谢大佬们的一键三连！感谢大佬们的一键三连！感谢大佬们的一键三连！

学习目标：

为什么存在动态内存分配？ 动态内存函数的介绍： 1、malloc； 2、free； 3、calloc； 4、realloc； 5、常见的动态内存错误； 6、内存开辟； 6、柔性数组。

为什么存在动态内存分配

一般的开辟空间的方式有两个特点：

1. 空间开辟大小是固定的。 2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配

由于对空间的需求，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。 这时候就只能试试动态存开辟了。

动态内存函数：

1.malloc和free

void*malloc (size_t size); size：内存块的大小（以字节为单位）。是无符号整型。 size_t

1.1 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。 1.2 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。 1.3 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。 1.4 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。

C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收，函数原型如下：

voidfree (void* ptr); ptr：指向先前分配有的内存块的指针。

1.1 free函数用来释放动态开辟的内存。 1.2 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。 1.3 如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。 1.4 malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

#include int main(){ //静态代码 int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; //动态代码 int* ptr = NULL; ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int)); //判断ptr指针是否为空 if(NULL != ptr) { int i = 0; for(i=0; i<num; i++) { *(ptr+i) = 0； } } //释放ptr所指向的动态内存 free(ptr); ptr = NULL; return 0;}

2. calloc

void* calloc (size_t num, size_t size); num：要分配的元素数。 size：每个元素的大小。

2.1 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。 2.2 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。

#include #include int main(){ int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if(NULL != p) { //使用这块空间 } free(p); p = NULL; return 0;}

3.realloc

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。

void*realloc (void* ptr, size_t size); ptr：指向先前分配有的内存块的指针。或者这可以是一个 空指针，在这种情况下，将分配一个新块（就像被调用一样）。 size：内存块的新大小（以字节为单位）。是无符号整型。 size_t

3.1 ptr 是要调整的内存地址。3.2 size 调整之后新大小。3.3 返回值为调整之后的内存起始位置。 3.4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。 3.5 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：原有空间之后没有足够大的空间 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。

#include int main(){ int *ptr = (int*)malloc(100); if(ptr != NULL) { //业务处理 } else { exit(EXIT_FAILURE); } //扩展容量 //ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)int*p = NULL; p = realloc(ptr, 1000); if(p != NULL) { ptr = p; }free(ptr); return 0;}

常见的动态内存错误：

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);}

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++) { *(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

void test(){ int a = 10; int *p = &a; free(p);//ok" />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}
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}
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(); return 0;}
程序的内存开辟：
 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。 
柔性数组：
 typedef struct  st_type  {  int  i ;  int  a []; // 柔性数组成员  } type_a ;  有些编译器会说上述定义错误，可改成： typedef struct st_type { int i; int a[0];//柔性数组成员 }type_a; 
 1.1 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。 1.2 sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。 1.3 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 ;  printf ( "%d\n" ,  sizeof ( type_a )); // 输出的是 4
柔性数组的使用:
int i = 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。type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));//业务处理p->i = 100;for(i=0; ia[i] = i;}free(p);
柔性数组的优势:
 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户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。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，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次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(开辟的空间中间的间隔内存没有被利用)。
以上就是个人学习见解和学习的解析，欢迎各位大佬在评论区探讨！
感谢大佬们的一键三连！感谢大佬们的一键三连！感谢大佬们的一键三连！