动态内存管理

我们在编写程序的过程中，为了完成相应的需求，经常需要开辟一些内存来存储数据。例如：

int a = 10;//在栈空间上开辟了4个字节的空间
char b[10] 0= {};//在栈空间上开辟了10个字节连续的空间

除了上述的开辟内存方法，本篇文章介绍几个动态开辟内存的函数。

1.malloc：

参数：size(要开辟空间的大小)，单位是字节。

功能：向内存申请一块连续可用size个字节大小的空间。

返回值：返回一个指向这块空间的指针。

头文件：#include <stdlib.h>

注意：1.如果内存开辟成功，则返回一个指向这块空间的指针。

2.内存开辟失败，返回一个空指针。所以，当使用malloc函数时，它的返回值一定要做检查。

3.返回值的类型是void*,也就是说malloc函数只负责开辟空间，开辟好了以后怎么去使用就该我们自己决定了。

使用：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int* ret = (int*)malloc(5*sizeof(int));
	if (ret != NULL)
	{
		for (int i = 0; i < 5; i++)
		{
			*(ret + i) = 1;
		}
	}
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ",ret[i]);
	}
	return 0;
}
这就是malloc函数的简单使用，但是上述的代码是有问题的，当我们使用完这块空间，结束程序的时候，应该进行动态内存的释放和回收。C语言中提供了一个函数free，它是专门完成这项任务的。

功能：释放内存块空间。

参数：指向这块空间的指针。

头文件：#include <stdlib.h>

注意：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。

3.当使用free函数释放和回收了上述空间后，也就是说这块空间我们已经没有权利去使用了，但是ptr还记录着这块刚刚释放掉空间的地址，这是不合理的。综上所述，在释放完一块空间后，应该把指针置为NULL。

4.有动态内存开辟，就要有内存释放和回收。这两个动作是要同时出现的，使用后面介绍的函数开辟空间，最后也要使用free函数释放空间。所以一定要成对使用，“绿茶和青梅，天生是一对”，千万不要残忍的拆散它们。

对于上述的程序而言，应该加上这样的代码。
    free(ret);
	ret = NULL;

2.calloc

这个函数也是用来动态开辟内存的，和malloc不同的是，使用calloc函数会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为0。

参数：num:要分配元素的个数，size:每个元素的大小。

功能：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。

头文件：#include <stdlib.h>

使用：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int* ptr = calloc(5,sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		for (int i = 0; i < 5; i++)
		{
			printf("%d ",ptr[i]);
		}
	}
	free(ptr);
	ptr = NULL;
	return 0;
}
温馨提示：动态开辟空间后要记得释放空间哦！

3.realloc

使用上述的两个函数开辟空间时，经常碰见的问题就是，内存开辟大了浪费空间，开辟小了不够使用。基于这种情况下，realloc函数的出现使得动态内存开辟管理更加的灵活。

参数：指向需要更改空间的指针，更改后的大小。

功能：调整ptr指向的空间大小。

头文件：#include <stdlib.h>

返回值：指向重新分配好的内存的指针，它可能与ptr相同，也可能是新的位置。

解释：

1.返回ptr: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追加空间，原来空间的数据不发生任何变化。

红色部分表示被占用的空间。

2.返回新的位置：出现这种情况的原因是在原有空间之后没有足够大的空间。这时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间。把之前的数据拷贝过来，函数返回的是一个新的内存地址。

使用：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int i = 0;
	int* ret = (int*)malloc(5*sizeof(int));
	if (ret != NULL)
	{
		for ( i = 0; i < 5; i++)
		{
			*(ret + i) = i;
		}
	}
	for (int n = 0; n < 6; n++)
	{
		printf("%d ", ret[n]);
	}
	printf("\n");
	//realloc扩展空间
	int* ptr = (int*)realloc(ret,10*sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		//realloc函数返回的可能是一个新的内存地址。
		ret = ptr;
		for (int j = i; j < 10; j++)
		{
			*(ret + j) = j;
		}
	}

	for (int n = 0;n<10;n++)
	{
		printf("%d ",ret[n]);
	}
	//释放空间
	free(ret);
	ret = NULL;
	return 0;
}
先使用malloc开辟5*sizeof(int)大小的空间，我们为向开辟的空间中放入0-4的值，但是突发奇想，想要打印六个空间的数字，这时就用realloc来扩展空间，扩展后的空间大小是10*sizeof(int),向扩展后的空间放入5-9。打印出来看一下效果：

4.练习题

习题1.
void GetMemory(char *p)
{
 p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
 char *str = NULL;
 GetMemory(str);
 strcpy(str, "hello world");
 printf("%s",str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？这段代码存在着什么问题？

分析：

该程序的目的是：动态开辟一块空间，把一个字符串拷贝到这块空间中。
调用Test函数，Test函数中，把str的值传给GetMemory,GetMemory的形参是实参的一份临时拷贝，str不会随着p的改变而改变。所以当p指向动态开辟的100个字节的空间时，str仍然是NULL。当把一个字符串通过strcpy函数拷贝到NULL中时，代码就已经崩溃了。而且p是一个局部变量，出了GetMemory就会销毁，这也就是说GetMemory函数调用完后，在也找不到刚刚开辟的空间。

改错：传参给GetMemory时,传str的地址过去。
void GetMemory(char** p)
{
	*p = (char*)malloc(100);

}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);

}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

习题2
char* GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？这段代码存在着什么问题？

分析：

调用GetMemory函数，返回字符串数组p的地址，str指向这块空间。但是当想要打印的时候会出现错误，因为char p[ ] = "hello word" ;在栈空间上开辟了一块连续的空间，但是出了GetMemory函数，刚刚开辟的空间就被销毁了，返回的地址赋给str,str确实记住了这个地址，但是没有访问这块空间的权限。所以当我们想要打印的时候,str指向的位置是不可知的，str就是一个野指针。