动态内存管理
1. 为什么存在动态内存分配
我们都知道·，在C语言中数组的创建会开辟内存空间。如：
int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间上述的开辟空间的方式有两个特点：
1.空间开辟的大小是固定的。 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有时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时才能，
那数组的编译时开辟的空间方式就不能满足了。
这时候动态内存开辟就排上用场了。
2.动态内存函数的介绍
2.1 malloc和free
C语言提供了一个动态内存开辟的函数：
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。
动态内存既然开辟后自然也需要将其释放回收，
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，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。
malloc 和 free 都声明在 stdlib.h 头文件中。
举个例子：
申请40个字节存放10个整形，
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main()
{
//申请40个字节存放10个整形，
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return;
}
//存放1-10
int i;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) =1+ i;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", * (p + i));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}要注意的的是free函数 只会将开辟空间内的值恢复初始状态，而不会将p的地址置为空。这时如果再次调用p就会造成越界访问。所以我们要将p赋空指针。
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
void* calloc (size_t num, size_t size);- 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。
举个例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
所以如果我们对于申请内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。
2.3 realloc
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。
函数原型如下：
void*realloc (void*ptr, size_tsize);- 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
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
情况 1
当是情况 1 的时候，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
当是情况 2 的时候，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。这样函数会把旧的空间的数据拷贝到新的空间的前面的位置，并把旧的空间释放，返回的是一个新的内存地址。
由于上述的两种情况， realloc 函数的使用就要注意一些。
举个例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
int* ptr = (int*)malloc(100);
if (ptr == NULL)
{
printf("%s", strerror(errno));
return;
}
//扩展容量
//代码1
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
//代码2
int* p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if (p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
return 0;
}对于代码一来说前面我们提到realloc返回的是一个新的内存地址。如果realloc开辟失败会返回空指针，如果直接用ptr接收可能会把原来的函数都忘掉。所以我们先创建一个新的指针来接收。
3. 常见的动态内存错误
3.1 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);
}3.2 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);
}3.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//ok?
}3.4 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
}3.5 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
}3.6 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();
while(1);
}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 。
5.C/C++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。
有了这幅图，我们就可以更好的理解在《 C 语言初识》中讲的 static 关键字修饰局部变量的例子了。
实际上普通的局部变量是在 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。 但是被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