C语言动态内存开辟
一、内存分配
1.1 内存分区管理
内存分成三部分，栈空间、堆空间和静态区。栈空间较小，速度较快，符合栈先进后出的特点，由系统自动管理空间；堆内存空间较大，由人员手动开辟和释放，返回空间地址给栈区指针变量管理，堆内存符合树形结构；静态区存放全局变量和用static修饰的变量。
1.2 变量在内存的分配
栈区内存：存放局部变量和参数、函数栈帧、函数调用完之后，释放栈帧和函数中的局部变量。如果调用函数过多，开辟栈帧过多，可能出现栈溢出的问题，如错误的递归调用。栈区内存管理由系统自动完成。
堆区内存：堆区空间远大于栈区空间，要使用堆空间，需由人员手动开辟，并在使用完后手动释放内存空间。开辟使用方式为：用malloc、calloc、realloc函数开辟空间并返回空间的起始地址给栈区的指针变量，用栈区的指针变量管理这部分空间，用free函数释放堆空间并将栈区的指针变量置为NULL。
静态区：存放全局变量和static修饰的变量。整个工程可见，全局变量在main函数调用之前就已开辟栈空间。
1.3 动态开辟内存的函数
动态开辟相关函数在头文件<stdlib.h>中。
malloc：void * malloc(size_t sz); malloc函数接收一个无符号整型数值作为开辟堆空间的大小，单位为字节，返回空间的起始地址，当栈区的指针变量接收时要做指针类型转换。
如：int * p = (int *)malloc(40);//开辟40个字节大小的堆空间，起始地址赋值给指针变量p。
calloc：void * calloc(size_t num, size_t sz); calloc函数接收两个参数，第一个表示元素个数，第二个表示元素所含字节数，也就是说calloc函数开辟的空间大小为（num * sz）个字节。与malloc不同的是，calloc开辟的空间初始值都赋值为0，其他与malloc无异。
realloc：void * realloc(void * addr, size_t newsz); realloc函数用于自动扩容，重新分配内存。参数addr是原来开辟的旧地址，newsz是要开辟的新空间的大小。注意realloc返回值有两种情况，第一种是扩容空间足够，在原来旧地址的基础上在后面加上新空间，此时返回值还是原来的旧地址。当扩容的空间不够时，会重新开辟一块空间，并将原来空间内的内容拷贝到新空间，返回新空间的地址，原来的空间释放，如下图描述。
free()：释放指针变量指向的堆内存空间，与开辟空间函数配合使用。
二、结合题目分析
1.1 题目描述
代码如下所示，分析出现的结果。
void getMemory(char * p)
{
p = (char *)malloc(100);
}
void test(void)
{
char * str = NULL;
getMemory(str);
strcpy(str, "hello world!");
printf("%s\n", str);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
1.2 题目分析
首先在main中调用test函数：
（1）在栈中创建一个指针变量str，设置为NULL，test中调用getMemory()，将str的值传递给形参p，p=NULL。
（2）在getMemory函数中，开辟100个字节的堆内存，并把起始地址赋给p。此时p中存的便是堆内存空间的地址。
（3）当getMemory函数调用完毕，栈帧释放，局部变量p被回收，而此时test中的str还是NULL，没有指向任何空间，堆空间中开辟的100个字节便成了脱缰野马，无法管理，发生内存泄漏。
1.3 题目改错
既然是因为失去缰绳，无法控制，那就设法将缰绳再次掌握起来，p是一个临时变量，函数调用完就释放，那么就设法让test内的str也能掌控开辟的空间。要改变str的值，那么可以传递str的地址给getMemory，有了地址，就可以改变str里面的内容。使用二级指针。
void getMemory(char ** p)
{
*p = (char *)malloc(100);
}
void test(void)
{
char * str = NULL;
char ** pstr = &str;
getMemory(pstr);
strcpy(str, "hello world!");
printf("%s\n", str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
（1）将str这个指针变量的地址传递给p，pstr内是str的地址。
char ** p = pstr；
（2）*p = (char *)malloc(100);
// 等价于 str=(char *)malloc(100);
将str的内容赋值为开辟的堆空间的地址。这样，当getMemory调用完毕，释放空间之后，str中的地址指向开辟的空间，这样野马就相当于有了缰绳，便不再是野马，可以管理。
（3）当使用完之后，要及时使用free释放空间，并置str=NULL；
free(str);
str = NULL;
（4）test函数调用完释放栈帧，main结束释放栈帧。
三、题目总结
- 题目中错误的方式是将指针变量的值传递给另一个函数的参数，参数改变只会发生在调用的函数内，原函数的变量值不发生改变，所以应该用地址传递，这样调用函数就可以改变原函数内指针变量str的值。
- 内存主要分为栈内存、堆内存以及静态区（自己的理解）。
栈内存有用于分配局部变量空间和函数栈帧，参数压栈等功能。并且由cpu自动管理回收空间，无需人员手动释放，栈内存空间较小，速度较快，符合栈先进后出的特点；
堆内存是需人员手动开辟的内存空间，空间比栈区大很多，用于开辟存储较大的对象，并返回开辟空间的引用（地址）给栈区的指针变量管理。用于开辟堆内存空间的常用函数有malloc、calloc、realloc、free四个，开辟空间并使用完之后一定要free()释放堆空间，并置栈区的引用指针为NULL，防止非法访问内存（在Java、Python中有垃圾回收机制自动回收闲置的堆空间）；
静态区存放全局变量和用static修饰的变量，全局变量在main函数之前就已经开辟空间存储。
