C语言_动态内存管理

一.为什么存在动态内存分配

但，上述的开辟空间有两个特点： （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，他所需要的内存在编译时分配。

二.动态内存函数的介绍

2.1 malloc 和 free

C语言提供一动态内存开辟函数：

void*malloc(size_t size);

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。

malloc 申请的内存空间，当程序退出时，还给操作系统。 当程序不退出，动态申请的内存，不会主动释放的。 需要使用 free 函数来释放。

2.2 calloc

c语言还提供了一个函数叫 calloc ，calloc函数也用来动态内存分配。

原型如下

• 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。

2.3 realloc

• realloc 函数的出现让动态内存管理更加灵活。
• 有时我们会发现过去申请的空间太小了，有时又会觉得申请的空间过大了。
• 那为了合理的使用内存，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。

函数模型如下

• ptr 是要调整的内存地址。
• size 调整之后新大小
• 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：

情况1：原有空间之后有足够大的空间。 情况2：原有空间之后没有足够大的空间。

三.常见的动态内存错误

3.1 对NULL的解引用操作

3.2对动态开辟空间的越界访问

3.3非动态开辟内存使用free释放

3.4使用free释放一块动态开辟内存的一部分

3.5 对同一块动态内存多次释放

3.6动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。 切记：动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放。

动态申请的内存空间 不会因为出了作用域自动销毁（还给操作系统）！！ 只有2种方式销毁： 1.free 2. 程序结束（退出）

四.C/C++中程序的内存区域划分

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。 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。 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。 代码段： 存放函数体 （类成员函数和全局函数）的二进制代码。

实际上普通的局部变量实在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。 但被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序结束才销毁。 所以生命周期变长。

五.柔性数组

柔性数组前面至少得有一个其它成员

5.1 柔性数组特点

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
• sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
• 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。