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一，为什么需要动态内存分配？
1，传统数组的缺点:
数组的长度必须实现预定，且是常整数，不能是变量。
传统形式定义的数组，该数组内存程序员无法手动释放，在一个函数运行期间，系统为该函数中的数组所分配的空间会一直存在，直到该函数运行完毕，数组的空间才会被系统释放。
数组的长度不能在函数程序运行的过程中动态的扩充或缩小（长度定义之后就不能变化）。
int mian()
{
//开辟空间死板
int n = 0; //4byte
int arr[10];//40byte
return 0;
}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。
2，为什么需要动态内存分配？
首先让我们熟悉一下计算机的内存吧！在计算机的系统中有四个内存区域：
1)栈区：在栈里面储存一些我们定义的局部变量以及形参（形式参数）；
2)字符常量区：主要是储存一些字符常量，比如：char *p_str=”cgat”;其中”cgat”就储存在字符常量区里面；?
3)全局区(静态区)：在全局区里储存一些全局变量和静态变量；
4)堆区：堆主要是通过动态分配的储存空间，也就是我们接下需要讲的动态分配内存空间。
?
int *p； 我们定义了一个指向int类型的指针p；p是用来储存一个地址的值的，我们之所以要为p这个变量分配空间是让它有一个明确的指向，打个比方吧！你现在做好了一个指向方向的路标，但是你并没有让这个路标指向一个确切的方位，也就是说现在的这个路标是瞎指向的，这样我们就不能够通过它来明确到底哪里是东，哪里是西，何为北，何为南了。虽然我们在计算机的内存里定义了一个指针变量，但是我们并没有让这个变量指示一个确切int类型变量的地址，所以我们就必须要让它有一个明确的指示方向。这样我们就要通过动态分配内存的方式来认为的规定它的方向！我们在刚刚接触指针的时候遇到过这样的情况，int *p；p=&a;这种方法不是指针的动态分配内存，这个叫做指针变量的初始化！初始化同样也可以让指针变量有方向可指。
int *p；p=malloc(n*sizeof(类型名称))；我们通过malloc（）函数为一个指针变量p分配了地址，这样我们从键盘上键入的值就这样存储在p里面了，接下来我们就可以对这个p进行具体的操作了，比如scanf（“%s”，p）等等。当我们对p结束操作的时候还要释放p的内存空间。
二，动态内存函数的介绍
1，malloc和free
?
void *malloc(size_t size)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的返回值一定要做检查。
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的行为是标准是未定义的，取决于编译器。
C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：
void free (void* ptr);
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。
//动态内存分配
//malloc 和 free成对出现
int main()
{
//申请空间
int* p = (int *)malloc(40);//方便管理
if (p != NULL)
{
return -1;
}
//开辟成功
int i = 0;
//初始化数组元素
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i;
}
//释放空间
free(p);//把P的内存空间还给系统
p = NULL;//free不会把p置空
return 0;
}
malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。 举个例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
//代码1
int num = 0;
scanf("%d", &num);
int arr[num] = {0};
//代码2
int* ptr = NULL;
ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
{
int i = 0;
for(i=0; i<num; i++)
{
*(ptr+i) = 0；
}
}
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
ptr = NULL;//是否有必要？
return 0;
}
2,calloc
C语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：
void* calloc (size_t num, size_t size);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。 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。 举个例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = calloc(10, sizeof(int));
if (NULL != p)
{
//使用空间
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}malloc只负责在堆区申请空间，返回起始地址，不初始化内存空间
calloc函数在堆区申请空间，初始化为0，返回起始地址
//初始化用calloc
int *p = calloc(100000000000, sizeof(int));开辟空间失败
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
int *p = calloc(10, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
return -1;//
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + 1));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3,realloc
realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。 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：
void* realloc (void* ptr, size_t size);ptr 是要调整的内存地址
size 调整之后新大小
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。
realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
情况1：原有空间之后有足够大的空间 } free(p); p = NULL; return 0; } void* realloc (void* ptr, size_t size);?
情况2：原有空间之后没有足够大的空间
当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。 情况2 当 是情况2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来 使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。 由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些。 举个例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
int *ptr = malloc(100);
if(ptr != NULL)
{
//业务处理
}
else
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
//扩展容量
//代码1
ptr = realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
//代码2
int*p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}
//业务处理
free(ptr);
return 0;
}
增加空间；
p = realloc(p, 20 * sizeof(int));
追加空间；
空间足够，扩大空间，还回旧地址；
空间不够。另外开辟空间，返回新地址；增加容量，可能会失败，返回NULL；
int main()
{
//申请10个内存空间
int* p = calloc(10, sizeof(int));
//if (p == NULL)
//{
// printf("%s\n", strerror(errno));
// return -1;//
//}
int i = 0;
/*for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + 1));
}*/
//增加空间
p = realloc(p, 20 * sizeof(int));
//追加空间
//空间足够，扩大空间，还回旧地址
//空间不够。另外开辟空间，返回新地址
//增加容量，可能会失败，返回NULL
int *ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));
if (ptr != NULL)
{
p = NULL;
}
for (i = 10; i < 20; i++)
{
*(p + i) = i;
}
for (i = 0; i < 20; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
三，常见的动态内存错误
1，对NULL指针的解引用操作
void test()
{
int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
*p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
free(p);
}int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
return -1;
}
*p = 0;//代码有风险，如果开辟失败，NULL赋值给0
return 0;
}
2，对动态开辟空间的越界访问
void test()
{
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;//当i是10的时候越界访问
}
free(p);
}
int main()
{
int* p = (int*)malloc(200);
if (p == NULL)
{
return -1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 80; i++)
{
*(p + i) = i;
}
for (i = 0; i < 80; i++)
{
printf("%d \n", *(p + i));
//F5
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}按F5调试，出现错误
?3，对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//ok?
}
?4，使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}
int main()
{
int* p = (int*)malloc(100);
if (p == NULL)
{
return -1;
}
//p不再指向动态内存的起始位置
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
*p++ = i;
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
5，对同一块动态内存多次释放
oid test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
free(p);
free(p);//重复释放
}int main()
{
int* p = (int*)malloc(100);
if (p == NULL)
{
return -1;
}
//free(p);
//free(p);//重复释放
free(p);
free(p);
return 0;
}
?正确处理
int main()
{
int* p = (int*)malloc(100);
if (p == NULL)
{
return -1;
}
//free(p);
//free(p);//重复释放
free(p);
p = NULL;
free(p);
p = NULL;
return 0;
}?6，动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
if(NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
while(1);
}int main()
{
int *p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
return -1;
//使用
//忘记释放了
getchar();
return 0;
}int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
return -1;
//使用
//释放
free(p);
//p就是一个野指针
p = NULL;
//p就是NULL，不是野指针
return 0;
}四，总结
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