为什么存在动态内存分配

我们常见的内存开辟方式如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	char arr1[20] = { 0 };
	return 0;
}

但是这样开辟出来的空间大小是固定的，事先必须根据条件确定数组的大小
如果我们需要的空间大小在程序开始运行以后才能知道的话，就需要使用动态内存开辟了

注意：上述代码是在栈空间上申请以及使用空间，而动态内存管理所使用的函数都是应用于内存的堆区上的

一、动态内存管理

1.概念

2.相关函数

下述函数均包含在stdlib.h头文件中，后文不再赘述

（1）malloc与free

下面是malloc函数的类型与参数
在这里插入图片描述
这个函数的主要功能是向内存的堆区上申请一块连续且可用的空间，若开辟成功，函数返回一个指向这块空间的指针

既然函数的返回类型是void*，我们储存这块地址的时候当然也不要忘记将地址进行强制类型转化

如果开辟失败，函数会返回一个空指针；
虽然开辟失败的情况很少见，但以防万一，写代码的时候不要忘了先判断函数的返回值

如果malloc函数的参数为0，这种行为是标准未定义的，具体结果取决于编译器

然后看一下另一个函数free：
在这里插入图片描述
free的返回类型和参数看起来也相当“纯真”，它是用来释放动态内存开辟的空间的
参数也必须是你用malloc开辟出的那个地址才行，所以使用时要记得把旧地址储存起来

如果参数指向的空间不是动态开辟的，那么free的行为是标准未定义的；而如果参数换成空指针的

将一块地址释放以后，指向这块空间的指针也就变成野指针了，所以千万不要忘记把这个指针置为空指针

（2）calloc

在这里插入图片描述
这个函数的功能就是为num个size大小的元素开辟出一块空间，并把空间的每一个字节初始换为0

其他的地方和malloc一模一样，他们两个的区别只是calloc多了一个参数，又加上一个初始化的功能而已

（3）realloc

在这里插入图片描述
这个函数用来调整动态开辟内存的大小
其中*memblock是想要调整的内存空间的起始地址，size则是调整后的内存大小

这个函数在调整原内存空间大小的基础上，还会将内存中的数据移动到新的空间，其具体实现过程相当与memmove，不了解这个函数的同学可以看一下我的这一篇博客：
库函数的奇妙冒险:从内存到字符串

实际上，realloc在调整内存大小时也存在两种情况：
如果原有空间后有足够大的空间，要拓展的内存直接追加在原空间的末尾，原来的空间数据不发生变化，返回的也是原来的地址
如果原空间后没有足够大的空间了，则会在堆空间上另外寻找一块大小合适的连续空间，并返回这块空间的起始地址

（4）常见错误

(1.对NULL指针解引用
(2.对动态开辟空间的越界访问
(3.对非动态开辟的内存使用free释放
(4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分，即参数使用错误
(5.对同一块动态内存多次释放
(6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

二、柔性数组

1.概念

结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这个元素就是柔性数组成员
代码如下（示例）：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	struct eg
	{
		int a;
		int arr[];//柔性数组成员
	}eg1;
	printf("%d\n", sizeof(eg1));
	return 0;
}

结构中的柔性数组成员前面至少要包含一个其他成员
sizeof返回的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，以便于适应柔性数组预期的实际大小

按照上面的规则，我们就可以轻松得出代码运行的结果了：
在这里插入图片描述
这几行代码其实也涉及到一些关于使用sizeof计算结构体大小的知识，总而言之还是“内存对齐”惹了不少麻烦，有兴趣的同学可以看一下我的另外一篇博客：
传送门

2.优势

第一个好处是方便内存释放：
在一个与结构体相关的函数中，如果这个结构体里存在一个未知大小的数组，我们既可以使用柔性数组，也可以根据前面的运行情况再进行一次动态内存开辟；
如果使用第二种方法，我们就必须在函数外将开辟的空间释放：
而在实际情况中，我们提供给用户函数，并返回一个指向这个结构体的指针，而这个函数里面还有一块动态开辟的空间，需要连续释放两次，但是用户只知道把返回的地址指向的空间释放一次，所以这种方法既不方便也容易导致内存泄漏
但如果我们使用柔性数组的话，用户只需要对返回地址指向的空间释放一次就可以了