动态内存分配

为什么存在内存开辟

 我们掌握的内存开辟方式有

int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0}；//在栈空间上开辟十个连续的内存空间

 但是上述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，必须指明数组的长度，它所需要的                                                                    内存在编译时分配。

C语言存在动态内存分配的主要原因是为了灵活地管理内存资源。动态内存分配允许程序在运行时根据需要申请和释放内存，以满足不同的需求。

malloc和free

C语言提供了一个内存开辟的函数：

void* malloc(size_t size)

这个函数向内存申请了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，在使用的时候使用者自己来决定

如果size为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器

C语言提供了另外一个函数free，专门用来做动态内存的释放和回收，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，则函数什么事都不做

下面是一个简单的应用实例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	//在堆区上开辟40个字节的空间
	int *pa = (int *)malloc(10 * sizeof(int));//强制类型转化成int*
	if (pa == NULL)
	{
		perror("main");//打印错误信息
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(pa + i) = i;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", pa[i]);
	}
	//回收空间
	free(pa);//此处虽然空间还给了内存，但是指针pa仍指向这块空间，变成了野指针
	pa = NULL;//手动把pa置成空指针

	return 0;
}

calloc

C语言还提供了一个函数叫calloc，它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

 通过上面的代码及其打印结果我们可以看出，函数calloc与malloc的区别只在于calloc会在返回地址前把申请的空间的每个字节初始化为0.

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 rea11oc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

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

其中，第一个参数 ptr 是指向已经分配内存的指针，如果它为 NULL，则 realloc() 的作用相当于 malloc()，即分配一段新的内存空间。第二个参数 size 表示要分配的内存空间的大小，单位是字节。

realloc的返回值也是一个指针，指向的是重新调整之后的内存块.realloc调整空间时有两种做法：1.如果后面的空间足够，则会返回旧的地址。2.如果后面的空间不足，该函数会重新申请一块新的地址，把原空间的内容拷贝下来，把原来的旧空间释放掉，最后返回新的地址。

因此该返回值不能直接用原指针来接收，直接接收会出问题，因此要创建中间指针变量~

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	//在堆区上开辟40个字节的空间
	int *pa = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
	if (pa == NULL)
	{
		perror("main");//打印错误信息
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(pa + i) = i;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", pa[i]);
	}
	//这里需要pa指向的空间更大，需要20个int的空间
	//用realloc进行调整
	int* ptr = realloc(pa, 20 * sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		pa = ptr;
	}
	free(pa);
	pa = NULL;//把pa置成空指针

	return 0;
}