深入探索C语言动态内存分配：释放你的程序潜力
深入探索C语言动态内存分配：释放你的程序潜力
动态内存分配的意义
假如我们创建一个存放一百个元素的数组：
char arr[100] = {0};如果我们要用这个数组来存储数据的话只能存储100个char型的数据，如果再想要往数组内添加数据的话就会越界。
所以在这个时候有两种方法，第一个方法是再创建一个数组然后将两个数组拼接，第二个方法时用动态内存分配。动态内存分配的快捷，实用性和可操控要比第一种方法强很多，那么究竟强在哪里呢？在这篇博客中我将进行具体阐述。
动态内存分配相关函数
1. malloc
malloc函数用来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。
该函数原型如下：
void* malloc (size_t size);可以看出，该函数的返回值是void*说明返回类型可以改变，传的参数size作用是向内存申请size大小的内存，用size_t类型可以不用担心申请的内存过大而不能完成申请。
对于开辟内存的结果和操作：
- 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
2. free
free函数用来释放动态分配的内存（只能释放动态分配的内存），函数原型如下：
void free (void* ptr);- 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，则无事发生。
在了解到malloc和free函数后就可以利用这两个函数进行一个简单的实例代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int num = 0;
scanf("%d", &num);
int arr[num] = {0};
int* ptr = NULL;
ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
{
int i = 0;
for(i=0; i<num; i++)
{
*(ptr+i) = 0；
}
}
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
ptr = NULL;//是否有必要？
return 0;
}该段代码就是实现动态分配，然后释放分配的空间。
3. 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.
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (NULL != p)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}示例代码结果：
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0从函数的特性出发，如果我们对函数有初始化的需求的话可以直接使用 calloc 函数来进行内存空间的开辟，效果与 malloc 一样。
4. realloc
realloc 函数实现的是对原本开辟的空间进行调整大小，函数原型如下：
void* realloc (void* ptr, size_t size); - 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（copy）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 以上所说两种空间是在内存上的空间，不是当前动态分配到的空间
4.1 原有空间足够大
当原有空间足够大时，我们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。
4.2 原有空间不够
当原有的空间不够时，我们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。
realloc使用示例代码：
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* ptr = (int*)malloc(100);
if (ptr != NULL)
{
//业务处理
}
else
{
return 1;
}
//扩展容量
//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中
ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中
int* p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if (p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
return 0;
}常见动态内存错误
1. 对NULL指针解引用
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);//error
}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();
while (1);
}结语
以上就是关于动态内存管理的博客内容。值得强调的是关于 free 掉内存这件事，一个程序如果不在不需要的时候free掉内存的话就会一直占用内存直到程序运行结束。
在我们平时的代码练习中不会有明显的影像，但是在大型程序中，如果内存一直占用，占用的内存不断增多，内存是有限的，不可能一直被占用，当内存爆满时程序就会出现问题了。
所以要注意关于内存空间的释放！