动态内存管理

Bertha 。 2024-03-29 15:19 68阅读 0赞

#### 动态内存管理 ####

*  一.为什么要有动态内存
 *  二.malloc和free
 *  二.calloc
 *  三.realloc

![在这里插入图片描述][8d4f76823f684c579ac5de079e3f6fec.png]

## 一.为什么要有动态内存 ##

> **开辟空间的方式有很多种，像是我们经常使用的整形，数组之类的都是直接在内存里开辟空间。**

![在这里插入图片描述][bbe27769d4884dddbb73525badedba66.png]

*但是上述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**

> **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。这时候就只能试试动态存开辟了。对于动态内存，我们只要掌握了下面四个函数，就能基本了解动态内存了。**

**以下函数的空间开辟全部在堆区。**

## 二.malloc和free ##

![在这里插入图片描述][7efbb0d2edfd4a06a61c97be5599b4a3.png]

> **C语言提供了一个动态内存开辟的函数：malloc。该函数的返回类型是void \* ，该指针指向开辟空间的起始地址；需要的头文件是stdlib.h；参数是需要开辟空间的字节。**

**ps:malloc只关心开辟空间所需要的字节数，不在乎你要存放的类型，所以它返回的是void。但在我们使用时，void类型对于我们是毫无意义的，所以我们需要将其转化为我们需要的类型。**

*具体使用*

![在这里插入图片描述][c5f7d382e43c4b28b6120e9e2714aefa.png]

*malloc有没有可能申请空间失败呢？完全有可能。*

![在这里插入图片描述][12af003a89324754b5300cbc26a32f6a.png]

> **这句话的意思是：如果申请成功则返回开辟空间的起始位置；如果申请失败则返回空指针（NULL）。**

> **所以在下面我们应该判断一下是否开辟成功，如果失败那么程序应当停止并且告诉我们失败原因，（以下需要使用到strerror，如果不太熟悉可以看看这篇博客[strerror如何使用][strerror]）**

![在这里插入图片描述][e27ad89a9fd7425887969c287c59aef9.png]

> **如果需要开辟的空间太大就会造成开辟失败，这里来演示一下。**

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> **如果判断通过，则开辟了40个字节，那么接下来使用它们。（malloc开辟的是一块连续的空间，所以我们可以通过数组的方式来使用）**

![在这里插入图片描述][dabd2e8dcba84897a3122a664c4c5650.png]

> **上面的代码看似一气呵成，实际上还存在着隐患。malloc是在堆区上申请空间，那么我们在使用完这块空间后也应当主动归还，如果不归还就相当于浪费掉了这块空间，最终会造成内存泄漏。（小程序可能没什么影响，但如果是大程序这样重复的内存浪费就会导致内存被挤爆，同时内存泄漏也是不安全的，会成为黑客攻击的突破口）**

**注意与栈区区分开来，我们在自定义函数时也要开辟空间但从没考虑过归还。那是因为，函数在栈区上开辟的，程序一旦走出这个函数，该函数所占的栈帧就被自动销毁了。但是堆区不会，它会一直存在到程序运行结束才会被回收。具体的栈区知识可以看看这篇博客[函数栈帧][Link 1]**

> **所以接下来使用到free函数。**

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![在这里插入图片描述][6e74e3d65fac4364947f812486b94aa0.png]

> **简单来说，free就是专门用来释放动态空间的，也就是要与这篇博客所介绍的其他三个函数一起使用。另外free(NULL)毫无意义。**

![在这里插入图片描述][0e453e1536254709b076b15011ece831.png]

> **但此时还有问题，既然malloc这块空间已经被free掉了，但此时的p依然指向这块空间的起始地址，如果后面写代码时不小心使用到了P，就可能造成非法访问（因为该位置本来没有空间，但却要访问），所以在此应当将p改为空指针以避免非法访问。**

![在这里插入图片描述][da0b79e1b09140cfbdc6a17e238e4316.png]

**总结：  
1.如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。  
2.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。  
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。  
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。**

## 二.calloc ##

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> **calloc有两个参数，一个是num：元素的个数；一个是size：每个元素的大小。**

*具体的使用*

![在这里插入图片描述][7b0dc08218d44a1683e61be81b1d2982.png]

> **使用过程与malloc几乎一模一样，除了calloc是两个参数以外。其实calloc和malloc还有一个区别，就是malloc开辟的空间不会进行初始化，但calloc开辟的空间会将其初始化为0。**

*区别*  
![在这里插入图片描述][bfb5d5571017471bbf81d59121243386.png]

![在这里插入图片描述][a7a903f436fd4a588ae4a4b906a2cff3.png]

**总结：calloc和malloc的作用和使用方法大致一样，但如果需要对开辟的空间进行初始化的话，calloc更加方便。**

## 三.realloc ##

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**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。**

> **realloc有两个参数。第一个参数是指针指向曾经malloc,calloc或者realloc开辟的空间。第二个是需要调整空间的大小。**

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![在这里插入图片描述][107bf99343454f6ebd1df32e0bacedbb.png]

**总结：realloc是对原来空间的扩充，会自动寻找合适位置开辟空间，开辟成功返回新空间的地址；开辟失败，返回NULL。**

![在这里插入图片描述][728d27944adc4f308601a2b92e94e85a.png]

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[strerror]: http://t.csdn.cn/1urtY
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[Link 1]: http://t.csdn.cn/eBQGu
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