1. 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个字节的连续空间

但是上述的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。

这时候就只能试试动态内存开辟了

我们知道，内存分为：栈区、堆区、静态区。栈区用来存局部变量和形式参数；静态区用来存静态变量和全局变量；堆区则用来动态内存分配，其涉及的函数为malloc、calloc、realloc、free。如下图所示：（栈区里的变量系统自动回收；堆区中的变量需要使用free函数手动回收，否则程序运行完系统回收；静态区中的变量程序运行完系统回收）

 

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2. 动态内存函数的介绍

2.1.malloc函数和free函数

参数：

size_t size:需要开辟空间的大小，单位是字节

返回：

void*:如果开辟空间成功，返回一个指向这个空间的指针；如果开辟空间失败（没有足够的空间开辟），返回空指针

功能：

申请一个内存空间（以字节为单位），返回一个指针，指向这个空间的起始位置

注：

1.使用malloc需要包含stdlib.h头文件

参数：

void* ptr：ptr指针指向的的空间为malloc、calloc、realloc函数开辟的空间

返回：

void:无返回

功能：

释放所开辟的空间（参数中的指针指向的地址不变，仅释放空间）

注：

1.使用free函数释放空间之后，参数中的指针就变成了野指针，一般使用free函数释放后将参数中指针置为空指针

2.申请了内存空间使用完后就要释放，如果不释放只有等程序运行完该申请空间才会释放，如果程序运行时停在某一步（比如getchar等待输入），该申请的内存空间就会一直被占着，造成内存泄漏的问题

代码1：

#include<stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{//开辟10个整型的空间int* p = (int*)malloc(4000000000);if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int  i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

运行结果1：

 

代码2：

#include<stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{//开辟10个整型的空间int* p = (int*)malloc(40);if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int  i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

运行结果2：

2.2.calloc函数

参数：

size_t num:元素的个数

size_t size:每一个元素的大小

返回：

void*:如果开辟空间成功，返回一个指向这个空间的指针；如果开辟空间失败（没有足够的空间开辟），返回空指针

功能：

申请一个内存空间（以字节为单位），返回一个指针，指向这个空间的起始位置，并且将开辟的空间数据全部初始化为0

注：

1.使用calloc需要包含stdlib.h头文件

2.calloc会将开辟好的空间数据初始化为全0

 代码：

#include<stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{//开辟10个整型的空间int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int  i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

运行结果：

2.3.realloc函数

参数：

void* ptr：ptr指针为指向malloc、calloc、realloc函数开辟空间的起始地址，当给ptr传一个空指针，其功能与malloc相同

size_t size：重新指定的空间大小（单位为字节）

返回：

void*：如果调整空间成功，返回调整后之后内存空间的起始地址；如果调整空间失败，返回空指针

情况1：若调整前申请空间后面有空余空间，则会在后面补足，直到补满要调整的空间数，返回空间首地址（与调整前申请的空间首地址相同）

情况2：若调整前申请空间后面没有足够的空余空间，则会重新找有足够空间的内存块，将调整前申请空间复制过来（里面数据完全相同），再在后面补足，直到补满要调整的空间数，返回重新找到的空间首地址，并且最后会自动释放调整前的内存空间（与调整前申请的空间首地址不同）

功能：

可以开辟空间（第一个参数为空指针时），也可以调整空间（第一个参数不为空指针时）

注：

1.使用realloc需要包含stdlib.h头文件

2.代码：p = (int*)realloc(p, 80)，不要这么去增容，因为如果增容失败返回一个空指针，这样p接收到的一个空指针，不仅无法增容，连增容前的空间也无法找到了，正确使用形式如下面代码所示

代码1：

#include<stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{//开辟10个整型的空间int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int  i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//需要增容 - 80int*ptr = (int*)realloc(p, 80);if (NULL != ptr){p = ptr;ptr = NULL;}//继续使用了//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

运行调试结果1：（调整前后申请内存空间首地址相同的情况）

运行调试结果2：（调整前后申请内存空间首地址不同的情况）

代码2：（该代码realloc与malloc函数功能完全相同）

#include<stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{//开辟10个整型的空间int* p = (int*)realloc(NULL,40);if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int  i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//释放free(p);p = NULL;return 0;
}

运行结果2：