C语言动态内存管理

柔情只为你懂 2021-09-07 06:21 364阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  一、动态内存开辟函数
 *   *  1.malloc
     *  2.free
     *  3.calloc
     *  4.realloc
 *  二、常见动态内存错误
 *   *  1.对NULL的解引用操作
     *  2.对动态开辟的空间越界访问
     *  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.忘记释放动态开辟的内存
 *  感谢阅读，如有错误请批评指正

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# 前言 #

为什么会存在动态内存分配呢？  
非动态的内存开辟方式有两种：

int i;//在栈上开辟四个字节的空间
    char arr[10];//在栈上开辟连续10个一个字节的空间

但是上述开辟空间的方式有两个特点：  
(1)开辟空间的大小是固定的。  
(2)数组在声明的时候，必须用常量指定数组的长度而且之后无法修改。

但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候需要的空间大小可能是一个变量，那么使用数组来开辟空间的方式就不能满足需求了。 这时候就会用到动态内存开辟。

# 一、动态内存开辟函数 #

## 1.malloc ##

malloc的函数原型为

void* malloc (size_t size);
    //传入的参数为开辟的空间所占的字节

这个函数会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，注意这里的返回类型为void\*，所以在接收时需要进行强制类型转换。

如果开辟成功，则返回一个指向所开辟的空间的指针。  
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。  
如果传入的参数 size 为0，malloc的行为是标准未定义的，如何处理取决于编译器。

代码如下（示例）：

int main()
    { 
    	int n;
    	scanf("%d", &n);
    			  //强制类型转换
    	int* p = (int*)malloc(sizeof(int)* n);
    	//动态开辟n个大小为int的空间
    	
    	if (p == NULL)//检查是否开辟成功
    	{ 
    		printf("开辟失败\n");
    		return 0;
    	}
    
    	int i = 0;
    	for (i = 0; i < n; i++)
    	{ 
    		*(p + i) = i;
    	}
    	//将p后的n个空间置为0到n-1
    	
    	free(p);//释放空间
    	p = NULL;//将指针置为空
    	
    	return 0;
    }

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## 2.free ##

free函数是专门从来做内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (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，则free函数的行为是未定义的。  
如果参数 ptr 是NULL指针，则什么事都不发生。

参数ptr被释放后其所指向的空间不可使用，但由于ptr仍指向这一块空间，所以建议在free后再将ptr置为NULL。

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## 3.calloc ##

calloc也是用来动态开辟内存的函数，函数原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

calloc的功能是开辟num个大小为size个字节的空间，**并且把空间的每个字节初始化为0。**

注意这里的返回类型为void\*，所以在接收时需要进行强制类型转换。

代码如下（示例）：

int main()
    { 
    	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
    
    	if (p == NULL)
    	{ 
    		printf("开辟失败\n");
    		return 0;
    	}
    
    	free(p);
    	p = NULL;
    
    	return 0;
    }

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## 4.realloc ##

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时会发现之前申请的空间太小了，有时候又会觉得之前申请的空间过大了，为了合理的使用内存，我们会对内存的大小做灵活的调整。realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

realloc函数原型如下：

void* realloc (void* ptr, size_t size);

ptr是指向要调整的内存地址的指针，size为调整之后新大小，返回值为调整之后的内存起始位置。

注意这里的返回类型为void\*，所以在接收时需要进行强制类型转换。

**realloc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在调整内存空间的时存在两种情况：

(1)原有空间之后有足够大的空间，则在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，则扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这时函数返回的是一个新的内存地址，并自动把之前的空间释放掉。

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# 二、常见动态内存错误 #

## 1.对NULL的解引用操作 ##

int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
    *p = 20;//如果开辟失败，p是空指针
    //对空指针进行解引用操作会出现问题
    free(p);

## 2.对动态开辟的空间越界访问 ##

int i = 0;
    int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
    if(NULL == p)
    {  
    	return 0;
    }
    for(i=0; i<=10; i++)
    { 
    	*(p+i) = i;//当i为10的时候越界访问
    }
    free(p);

## 3.对非动态开辟内存使用free释放 ##

int a = 10;
    int *p = &a;
    free(p);//free非动态开辟的内存会出现问题

## 4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分 ##

int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
    p++;
    free(p);//此时的p指向动态开辟内存的下一个位置而不是起始
    //free时会出现问题

## 5.对同一块动态内存多次释放 ##

int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
    free(p);
    free(p);//重复释放同一块内存空间会出现问题

## 6.忘记释放动态开辟的内存 ##

如果只向内存申请空间而不释放，就会导致内存泄漏。**动态开辟的内存一定要正确的释放。**

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# 感谢阅读，如有错误请批评指正 #

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