C 动态内存分配
0x01为什么存在动态内存分配
我们已经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10个字节连续空间
但是上述的开辟空间方式有2个特点
1.空间开辟大小固定
2.数组在声明的时候，必须指定数组长度，它所需要的内存在编译时分配
但是对于空间的需求，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的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。这时候就要尝试开辟动态内存
0x02动态内存函数介绍
malloc,calloc,realloc和free这4个函数
·malloc
- 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。
1.如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
2.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。
3.返回值的类型时void *，所以malloc函数并不知道开辟空间类型，具体在使用的时候使用者自己来决定。
4.如果参数size为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编辑器。
举个列子
- //内存申请10个整形空间
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
- if (p==NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- else
- {
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- *(p + i) = i;
- printf("%d\r\n", *(p + i));
- }
- }
·free
- void free(void * ptr);
free函数专门用来做动态内存释放和回收的
1.参数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
2.参数prt是NULL指针，则函数什么事都不做。
举个例子
- //内存申请10个整形空间
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
- if (p==NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- else
- {
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- *(p + i) = i;
- printf("%d\r\n", *(p + i));
- }
- }
- //当动态申请空间不在使用，应该还给操作系统
- free(p);
但是实际上free(p)后的指针依然指向这些内存防止误操作和内存泄漏这些内存应该让p置空
- //内存申请10个整形空间
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
- if (p==NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- else
- {
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- *(p + i) = i;
- printf("%d\r\n", *(p + i));
- }
- }
- //当动态申请空间不在使用，应该还给操作系统
- free(p);
- p=NULL;//置空
·calloc
- void * calloc(size_t num,size_t size);
1.函数功能是为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；
2.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每个字节初始化为0
例如
- int *p = (int *)calloc(10 , sizeof(int));
- if (p==NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- else
- {
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- //*(p + i) = i;
- printf("%d\r\n", *(p + i));
- }
- }
malloc 效率高一点但是不初始化 和calloc各有千秋。
·realloc
- void * realloc(void * ptr, size_t size);
1.realloc函数的出现让内存管理更加灵活
2.有时候我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又觉得申请的空间过大了，为了合理的管理内存
对他们做调整，realloc函数客园做到对动态开辟内存大小做调整
3.ptr要调整的内存地址
4.size调整之后新大小
5.返回值为调整后的内存起始位置
6.这个函数原内存空间大小基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间（改变地址）
7.realloc 在调整内存空间存在2种情况
7.1 原有空间足够大 不需要重新开辟直接在原有基础减少就好了
7.2 原有空间足够大 需要重新开辟把原先存在的值复制到新的地址中
- int *p = (int *)calloc(5 , sizeof(int));
- if (p==NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- else
- {
- for (size_t i = 0; i < 5; i++)
- {
- *(p + i) = i;
- }
- //申请40个空间
- int *p2 = (int *)realloc(p, 40);
- for (size_t i = 5; i < 10; i++)
- {
- *(p + i) = i;
- }
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- printf("%d\r\n", *(p + i));
- }
- }
- //当动态申请空间不在使用，应该还给操作系统
- free(p);
当我们申请空间较小时运行可以看到
2个地址相同 代码没什么
可以看到返回新地址了 它在后面地址地址不够后 会选择重新开辟空间
0x03常见的动态内存错误
1.对NULL指针解引用操作
- void test()
- {
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(INT_MAX));
- *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
- free(p);
- }
2.对动态开辟空间越界访问
- void test()
- {
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
- *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
- if (p == NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- for (size_t i = 0; i <=10; i++)
- {
- *(p + i) = i;//当等于10就会存在越界
- }
- 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);
- }
4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分
- void test()
- {
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
- 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
- int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
- *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
- if (p == NULL)
- {
- //打印错误
- printf("%s", strerror(errno));
- }
- free(p);
- p = NULL;
- free(p);
6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
- while(1)
- {
- malloc(1);
- sleep(1000);
- }