使用c语言轻松实现动态内存管
作者：小王学代码
前言
我们已经掌握的内存开辟的方法有两种
int a = 10； //在栈空间上开辟4个字节的空间
int a[10] = {0}; //在栈空间上开辟40个字节的连续空间
这些开辟方式都有两个共同的特点：
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，它需要的内存在编译的时候分配
我们为什么要实现动态管理内存呢，这又什么作用呢？
我们对于空间的需求不仅仅只是上面两种，有时候我们到底需要多少空间，需要运行之后才能知道，这个时候就需要动态开辟内存空间，即动态内存函数就诞生了！
动态内存函数有那些？
1.malloc和free
2.calloc
3.realloc
malloc和free
malloc是C语言提供的一个动态内存开辟的函数：
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。
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.返回值的类型是 void* ，所以 malloc 函数并不知道开辟空间的类型，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，取决于编译器。
void*的返回类型，使用的时候根据情况强制类型转换
C语言还提供free函数，专门是用于做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：
free函数是用来释放动态开辟的内存：
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。（会报错）
2.如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。
图文演示：
头文件要加上 malloc.h
代码演示：
int main()
{
int num = 0;
scanf("%d", &num);
//int arr[num] = { 0 }; num 在 [] 中
//VS 不支持这样，但是可以使用动态内存函数，实现动态数组
int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * num);
if (NULL == ptr) {//进行判断是否创建成功
perror("malloc::ptr");
}
else {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
*(ptr + i) = i;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d ", *(ptr + i));
}
free(ptr); //使用free函数释放动态申请的ptr
ptr = NULL; //将ptr free之后，置为NULL，防止野指针非法访问
}
return 0;
}而且malloc函数创建的空间不会进行初始化，里面存放的是随机值，如图
1.2 calloc
calloc函数也是C语言提供的，用来动态内存分配，原型如下：
calloc函数介绍：
1.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。
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的每个字节初始化为全 0。
实操图文分析：
代码演示：
int main()
{
int num = 0;
int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));//使用calloc函数
for (int i = 0; i < 10; i++) {
*(ptr + i) = i;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d ", *(ptr + i));
}
free(ptr);//free 动态申请的ptr
ptr = NULL;//置为NULL，防止野指针越界访问
return 0;
}对于calloc动态申请的空间是否每一个字节都变为0呢？我们来看下图
这也是calloc和malloc函数的最大的区别，是否自动初始化，前者有，后者无
realloc
realloc也是C语言提供的动态内存申请函数，使得动态内存管理更加灵活。
本质是可以对已经动态申请过的空间进行增容，是更加灵活的。
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 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小 的调整。
函数原型如下，并对两个形参ptr和size进行分析：
如上图：
1.ptr可以为NULL，相当于malloc一个新的空间，ptr是要调整的内存地址
2.size同样可以为0，则返回值取决于特定的库实现：它可能是空指针，也可能是不应取消引用的其他位置。size是调整之后的大小
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，还会将原来的数据移动到新空间。
realloc调整内存空间的时候有两种情况：
第一种情况：当原有空间之后的内存空间足够的时候
第二种情况：当原有空间之后的内存空间不够时
如图所示：
因为这两种情况是随机发生的，不能控制必须使用哪一种，所以我们就要小心一个事情，不要用原来动态开辟的变量ptr来直接接收realloc，应该创建临时变量接收，先判空，之后再赋值给ptr
代码图示：
可以自行测试：
int main()
{
int* p = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
if (p == NULL) {
perror("malloc::p");
}
else {
printf("%p\n", p);
}
int* ptr = (int*)realloc(p, sizeof(int) * 20);//创建临时变量
//如果使用 int* p = (int*)realloc(p,....这样的话如果创建失败，返回NULL，
//这样的话p的内容就没有了，所以创建临时变量ptr，然后下面判空之后可以交换
if (NULL == ptr) {
perror("realloc::ptr");
}
else {
p = ptr;
ptr = NULL;
printf("%p\n", p);
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}常见动态内存错误（案例分析）
对于NULL指针的解引用操作
意思就是要学会使用动态内存函数的时候吗，要进行判空，不然谁知道有没有问题NULL
int main()
{
int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
*p = 10;//这个时候谁知道p是不是NULL，如果是NULL，那么这就是非法访问，是错误
free(p);
return 0;
}对动态开辟空间的越界访问
就是说，开辟多少空间就是多少空间，不能越过这个字节数的界限访问空间外的地址
int main()
{
int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
if (NULL == p) {
perror("malloc::p");
}
else {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
*(p + i) = i + 1;//当i等于10的时候就开始越界访问
}
for (int i = 0; i < 11; i++) {
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
}
return 0;
}和数组一样，不要越界，不需要多想什么额外的东西
对非动态开辟内存使用free释放
free可以放置NULL进去，不会报错，但是不能放非动态开辟的内存，会报错
图示分析free函数：
代码演示：
int main()
{
int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
int a = 10;
free(&a);//非动态内存开辟的，会报错
//free(NULL); //没有什么反应，程序正常
return 0;
}使用free释放了动态开辟内存的一部分
就是说如果动态开辟内存之后的p指针的位置发生改变的话再去释放free(p)只是释放一部分
代码演示：
//举例
int main()
{
int* p = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
p++;
free(p);//这个的时候p向右移动一个整型字节空间，再进行释放，那么先前那个空间就没被释放
return 0;
}对同一块动态内存进行多次释放
多次释放会报错的
图示：
动态开辟空间忘记释放（内存泄漏）
所以我们要养成当一个动态空间不用的时候就free他，放置内存泄露
代码演示：
int main()
{
//test();
while (1) {
malloc(1);//一直申请就是不释放
}
}练习题
第一个
void GetMemory(char *p)
{
p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(str);
//改为传递地址就可以或者就是用str接收
//str= GetMemory(str);//实际上用临时变量接收更好
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
//用完释放
//free(str);
//str=NULL;
}1.传值操作，就算p申请了空间也不会使得str发生改变，所以str依旧是NULL，不能有strcpy
2.内存泄漏， GetMemory(str);未释放p的空间
第二个
char *GetMemory(void)
{
//修改为：
//static char p[] = "hello world";
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}典型的返回栈地址问题，p数组是局部变量 ，确实是返回了p的地址给str，但是GetMemory函数结束之后，数组p的空间就没有，再访问p的地址（printf（str））就会非法访问
第三个
void GetMemory(char **p, int num)
{
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
//修改为：free(str);
//str=NULL;
}没有释放str动态开辟的空间，没有free（str），str=NULL
第四个
void GetMemory(char **p, int num)
{
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
//修改为：free(str);
//str=NULL;
}在使用str之前就释放了str申请的空间，释放之后str！=NULL，保留原来地址，str这个时候已经是野指针了（因为没有了对相应空间的访问权限），之后确实是输出了world，但是从if语句就已经错误了，置为str=NULL 就可以了
总结
本文主要是对于malloc、calloc、realloc、free函数的介绍和使用细节的说明，还有一些关于动态内存管理的函数，学会了这些，对于以后数据结构的内容会更加得心应手，所以希望大家能多多支持，接下来，下一章，我们跟大家讲解一下，文件管理的内容。学会了就可以更新通讯录啦！！！
以上就是使用c语言轻松实现动态内存管的详细内容，更多关于c语言实现动态内存管的资料请关注脚本之家其它相关文章！