动态内存管理

1.为什么存在动态内存分配

我们以前常用的内存开辟方式：

int n=20;          栈空间开辟四字节
char a[10]={0};     栈上开辟十个字节的连续空间

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，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

但是对空间的需求，不仅是上述情况。有时我们所需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组在编译时开辟空间的方式就不能满足了。这时候就只能试试动态开辟了。

2.动态内存函数的介绍

malloc函数 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。

void *malloc(size_t size)

1.如果开辟成功，返回一个指向开辟好空间的指针。
2.如果开辟失败，返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查。
3.返回值的类型是 void*类型，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，使用时由使用者决定。
4.如果参数size为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。

free函数 专门用来做动态内存的释放和回收的

void free(void *ptr)

1.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。
2.如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事都不做。

使用：

int num = 0;
scanf("%d", &num);
int arr[num] = { 0 };

错误，数组的大小必须是已知的

    int num = 0;scanf("%d", &num);int *ptr = NULL;ptr = (int *)malloc(num * sizeof(int));if (ptr != NULL) {int i = 0;for (i = 0; i < num; i++) {*(ptr + i) = 0;}}free(ptr);ptr = NULL;

正确，动态开辟num个四字节空间，并为该空间赋0值。

calloc函数

该函数功能是为num个大小为size的元素开辟空间，并把空间的每个字节初始化为0.
与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全0.

void* calloc(size_t num,size_t size)

int *ptr = calloc(10, sizeof(int));if (ptr != NULL) {//使用空间for (int i = 0; i < 10; i++) {*(ptr + i) = 0x11223344;}}free(ptr);ptr = NULL;

realloc函数 realloc函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。
reallo函数的出现让动态内存管理更加灵活。
有时我们会发现过去申请的内存空间太小了，有时又会觉得申请的空间过大，为了合理的内存大小，需要对内存的大小做灵活的调整。

void* realloc(void *ptr,size_t size)

1.ptr是要调整的内存地址
2.size 调整之后新大小
3.返回值为调整之后的内存起始位置
4.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在调整内存空间存在两种情况：

1.原有空间之后有足够大的空间 要扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不变化。
2.原有空间之后没有足够大的空间 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。

    int *ptr = malloc(100);if (ptr != NULL) {}                          代码1else {exit(EXIT_FAILURE);}ptr = realloc(ptr, 10000);  假如申请失败printf("%p",ptr);free(ptr);

假如代码1realloc申请失败，会返回NULL给ptr,那原来内存里的数据就找不到了
使用realloc要注意

    int *ptr = malloc(100);printf("%p\n", ptr);if (ptr != NULL) {}                                  代码2else {exit(EXIT_FAILURE);}int *p = realloc(ptr,100);if (p != NULL) {ptr = p;}printf("%p\n",ptr);free(ptr);

结果如下，属于情况1

int *p = realloc(ptr,10000000000);    代码2修改内存大小

结果如下，属于情况2

常见的动态内存错误

1.对NULL指针的解引用

2.对动态开辟空间的越界访问

void test1() {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;                            i=10时越界访问}free(p);
}

3.对非动态开辟内存使用free释放

4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分

5.对同一块动态内存多次释放

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

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。

柔性数组

C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。

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;

柔性数组的特点：
1.结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
2.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3.包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。

struct s {int i;int a[0];};printf("%d\n", sizeof(struct s));

柔性数组的使用
柔性数组a相当于获得了100个整形元素的空间。 代码1

   typedef struct test_struct {int i;int a[0];}t;                             代码1t *p = (t *)malloc(sizeof(t) + 100 * sizeof(int));p->i = 100;for (int i = 0; i < 100; i++) {p->a[i] = i;}free(p);

柔性数组的优势
代码2：

    typedef struct st_ty {int i;int *p_a;             代码2}st;st *p = malloc(sizeof(st));p->i = 100;p->p_a = (int *)malloc(p->i * sizeof(int));for (int i = 0; i < 100; i++) {p->p_a[i] = i;}free(p->p_a);p->p_a = NULL;free(p);p = NULL;

代码1和代码2完成了相同的功能，但代码1的实现有两个好处：

1.方便释放内存(一次释放)
2.有利于访问速度（因为连续内存有益于提高访问速度，减少内存碎片） （快也还好）