C语言-＞动态内存管理

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??作者简介：大家好，我是橘橙黄又青，一个想要与大家共同进步的男人😉😉

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目的：学习malloc，free，calloc，realloc函数的使用。

1. 为什么要有动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟?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10个字节的连续空间

? 空间开辟??是固定的。

? 数组在申明的时候，必须指定数组的?度，数组空间?旦确定了??不能调整。

这个函数向内存申请?块连续可?的空间，并返回指向这块空间的指针。 ?

? 如果开辟成功，则返回?个指向开辟好空间的指针。

? 如果开辟失败，则返回?个 NULL 指针，因此malloc的返回值?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?的时候使?者? ?来决定。

? 如果参数 size 为0，malloc的?为是标准是未定义的，取决于编译器

代码演示：

int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int))开辟10个整形空间
malloc(字节)

2.2 free

void free (void* ptr);

举个例?：

#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;
     return 0;
}

3. calloc和realloc

3.1 calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

#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;
}

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??

? 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??的基础上，还会将原来内存中的数据移动到 新 的空间。

#include <stdio.h>
#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)//判断
     {
         ptr = p;
     }
     //业务处理
     free(ptr);
     return 0;
}

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);
 }

void test()
 {
     int i = 0;
     int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
     if(NULL == p)
     {
         exit(EXIT_FAILURE);//报错
     }
     for(i=0; i<=10; i++)//问题就出在i==10
     {
         *(p+i) = i;//当i是10的时候越界访问
     }
     free(p);
 }

void test()
 {
     int a = 10;
     int *p = &a;
     free(p);//ok?
 }

void test()
 {
     int *p = (int *)malloc(100);
     p++;
     free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
 }

void test()
 {
     int *p = (int *)malloc(100);
     free(p);
     free(p);//重复释放
 }

void test()
 {
     int *p = (int *)malloc(100);
     if(NULL != p)
     {
         *p = 20;
     }
 }
int main()
 {
     test();
     while(1);
 }

void GetMemory(char *p)
 {
     p = (char *)malloc(100);
 }
void Test(void)
 {
     char *str = NULL;
     GetMemory(str);
     strcpy(str, "hello world");
     printf(str);
 }

char *GetMemory(void)
 {
     char p[] = "hello world";
     return p;
 }
void Test(void)
 {
     char *str = NULL;
     str = GetMemory();
     printf(str);
 }

void GetMemory(char **p, int num)
 {
     *p = (char *)malloc(num);
 }
void Test(void)
 {
     char *str = NULL;
     GetMemory(&str, 100);
     strcpy(str, "hello");
     printf(str);

//   free(str);
//   str = NULL;
 }

void Test(void)
 {
     char *str = (char *) malloc(100);
     strcpy(str, "hello");
     free(str);
     if(str != NULL)
     {
         strcpy(str, "world");
         printf(str);
     }
 }

typedef struct st_type
{
     int i;
     int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

typedef struct st_type
{
     int i;
     int a[];//柔性数组成员
}type_a;

6.1 柔性数组的特点： ?

? 结构中的柔性数组成员前?必须?少?个其他成员 。

? sizeof 返回的这种结构??不包括柔性数组的内存 。

? 包含柔性数组成员的结构?malloc ()函数进?内存的动态分配，并且分配的内存应该?于结构的??，以适应柔性数组的预期??。

例如：?

typedef struct st_type
{
     int i;
     int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{
     printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
     return 0;
}

6.2 柔性数组的使?

代码1：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct St
{
	char c;
	int n;
	int arr[0];
};
int main()
{
	struct St* ps = (struct St*)malloc(sizeof(struct St) + 10 * sizeof(int));//柔性数组开辟的空间：10 * sizeof(int)
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->n = 100;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}
	//数组空间不够
	struct St* ptr = realloc(ps, sizeof(struct St) + 15 * sizeof(int));//改变柔性数组空间
	if (ptr != NULL)
	{
		ps = ptr;
	}
	else
	{
		perror("realloc");//报错
		return 1;
	}
	//...继续使用

	for (i = 10; i < 15; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}

	for (i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	printf("\n%d\n", ps->n);
	printf("%c\n", ps->c);

	//释放
	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

还有另一种方式：

代码2：

struct St
{
	char c;
	int n;
	int* arr;//使用指针的方式访问
};


int main()
{
	struct St* ps = (struct St*)malloc(sizeof(struct St));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");//报错
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->n = 100;

	ps->arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//给柔性数组开辟空间
	if (ps->arr == NULL)//判断
	{
		perror("malloc-2");//报错
		return 1;
	}
	//使用
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}

	//数组空间不够
	int* ptr = (int*)realloc(ps->arr, 15 * sizeof(int));//这个可以，重点
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	else
	{
		ps->arr = ptr;
	}
	//使用
	for (i = 10; i < 15; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	printf("\n%d\n", ps->n);
	printf("%c\n", ps->c);

	//释放两次
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;

	free(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

上述的 type_a 结构也可以设计为下?的结构，也能完成同样的效果：

//代码2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{
     int i;
     int *p_a;
}type_a;
int main()
{
     type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
     p->i = 100;
     p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));
 
     //业务处理
     for(i=0; i<100; i++)
     {
         p->p_a[i] = i;
     }
 
     //释放空间
     free(p->p_a);
     p->p_a = NULL;
     free(p);
     p = NULL;
     return 0;
}

这样就简化很多了。

6.3 柔性数组的优势

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 ?法1 的实现有两个好处：