【C】动态内存函数——大全(基本,简洁,包教会,适合初学）

前言：大家好，这里是YY；此篇博客主要是动态内存函数的知识点；包含【free】【malloc】【calloc】【realloc】【柔性数组】

PS:创作不易，每个知识点都有例题或者图帮助理解；如果对你有帮助，希望能够得到您的关注，赞，收藏，谢谢！

一.动态内存函数介绍

内存函数的头文件：

include<stdlib.h>

1.free

free函数用来释放动态开辟的内存。

• 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
• 如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事都不做

使用场景：

int num=10;
int* p=NULL;
free(p);
p=NULL；

2.malloc

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

• 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针
• 如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要检查
• 返回值的类型是void*，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己来决定
• 如果参数size为0，malloc的行为是未定义的，取决于编译器

情景1：申请内存空间失败——返回空指针

情景2：动态内存的底层原理

1. 局部变量特点，进函数时创建，出函数时销毁
2. 局部变量放在栈区
3. 动态内存分配放在堆区，不会自动摧毁，直到程序退出才释放。（易造成爆内存）

情景3：释放动态内存空间后还要把p置为空指针——防止野指针

释放动态内存空间后，p还会记得一个地址（野指针）

free(p);
p=NULL;

3.calloc

• 函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并把空间每个字节都初始化为0
• 与malloc的区别：只在于calloc会在返回地址之前把申请的空间每个字节全初始化为0

相当于calloc=malloc+memset

情景1：calloc开辟的值是0，而malloc开辟的空间没有初始化是随机值

4.realloc

• ptr是要调整的内存地址
• size是要调整后的新大小
• 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大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间

情景1：realloc开辟失败，与malloc一样，返回的是NULL

解决方案：使用时也要判断，创建临时指针ptr来判断，如果成功再给p指针

情景2：realloc调整空间，分类讨论（内存空间足够与否）

1. 当内存空间足够时，拓展方法：就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间数据不发生变化，这样函数返回的是原内存地址
2. 当内存空间不足时，拓展方法：在堆空间上另外找一个合适的连续空间来使用，这样函数返回的是一个新的内存地址

情景4：realloc调整空间时，申请内存的起始位置是空指针

申请内存起始位置是空指针时：等价于malloc

int*p=(int*)realloc(NULL,40);等价于malloc(40)

二.常见的动态内存错误

情景一：对空指针进行解引用

解决方法：判断指针是否为空

情景二：对动态开辟空间的越界访问

情景三：对非动态开辟的内存使用free释放 / 对同一块动态开辟的内存多次释放

解决方法：把p指针置为NULL，则无影响

情景四：使用free释放一块动态开辟内存的一部分

在释放时，p指针已经移动，指向的不再是动态内存空间的起始位置

解决方法：

• 创建一个新指针ptr拷贝起始地址，遍历/移动指针时时用新指针ptr；
• 不改变"p指向的是动态内存空间的起始地址"的写法

情景五：未对动态开辟内存使用free释放——造成内存泄漏

指针会变成野指针，造成非法访问

三.几个经典的笔试题

例题1：

例题2：

例题3：内存泄漏

例题4：非法访问（野指针）

四.C/C++程序的内存开辟

五.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

柔性数组的两种写法：

有些编译器无法编译时，可以改成：

1.柔性数组的特点

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员
• sizeof返回这种结构大小，不包括柔性数组的内存

• 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

• 柔性数组的体现——可以更改数组的大小

2.用另一种方式实现柔性数组功能

法二：“单独malloc块空间，在此之上realloc”

两种方式的对比：

• 第一种方式好处：方便内存释放
• 第二种方式好处：有利于访问速度（连续的内存有益于提高访问速度）
• 第二种方式坏处：要进行两次释放，容易造成内存泄漏