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电脑基础 · 2023年3月26日

动态内存的开辟

🐶博主主页：@ᰔᩚ. 一怀明月ꦿ 

❤️‍🔥专栏系列：线性代数，C初学者入门训练，题解C，C的使用文章，「初学」C++

🔥座右铭：“不要等到什么都没有了，才下定决心去做”

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目录

🐰动态内存管理 

🐰malloc 

🐰calloc

🐰realloc 

🐰free 

🐰动态开辟常见的错误

🐰动态内存管理 

其实我们创建数组的时候，系统为我们就是开辟了一段连续的空间（这个空间一般是在栈区开辟的），现在我们可以自己开辟一段空间。与动态开辟相关的函数：malloc free calloc realloc

注意：数组离开作用域时，系统会自动释放这段空间，如果我们自己动态开辟的空间，离开作用域时，系统是不会帮我们释放这段空间的，如果要求释放这段动态开辟的空间，我们就需要使用free函数去释放。

🐰malloc 

malloc用于动态开辟内存，引用的头文件是#include<stdlib.h>

malloc的原型：

void* malloc (size_t size);

size_t size：开辟的字节数

注意：返回的类型是void*类型，如果想要使用这段空间，就必须强制性转化为自己想使用的类型，例如：int* p=(int*)malloc(20);这就是开辟了20个字节，然后把20个字节空间的首地址赋值给了p。

malloc的使用：

malloc开辟成功会返回开辟好的空间的首地址， malloc如果申请内存失败会返回空指针NULL，所以我们开辟好空间的话，需要去判断一下

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int *p=(int *)malloc(20);//开辟了20个字节的空间
    if(p==NULL)
    {
        printf("%s\n",strerror(errno));//打印开辟失败的原因
    }
    free(p);
    p=NULL;
    return 0;
}

 malloc开辟空间，不初始化，里面存放的随机值

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int *p=(int *)malloc(20);//开辟了20个字节的空间
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        printf("%d ",*(p+i));
    }
    //使用
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        *(p+i)=i+1;
    }
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        printf("%d ",*(p+i));
    }
    free(p);
    p=NULL;
    return 0;
}

🐰calloc

calloc用于动态开辟内存，区别于malloc的是，calloc会初始化开辟的空间，将开辟的空间全部初始化为0，引用的头文件是#include<stdlib.h>

calloc的原型：

void* calloc (size_t num, size_t size);

size_t num：开辟的个数

size_t size：开辟的类型的大小

注意：返回的类型是void*类型，如果想要使用这段空间，就必须强制性转化为自己想使用的类型，例如：int* p=(int*)calloc(20,sizeof(int));这就是开辟了20个整形的空间，然后把20个整形空间的首地址赋值给了p。

calloc的使用：

 calloc开辟空间，初始化，里面存放的0

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int *p=(int *)calloc(20,sizeof(int));//开辟了20个int类型的空间
    for(int i=0;i<20;i++)
    {
        printf("%d ",*(p+i));
    }
    free(p);
    p=NULL;
    return 0;
}

🐰realloc 

realloc用于原空间不足继续开辟更大的空间，引用头文件为#include<stdlib.h>

realloc的原型：

void* realloc (void* ptr, size_t size);

void* ptr：原空间的首地址

size_t size：开辟新空间的大小

注意：realloc开辟空间会遇到两种情况

1.如果原空间后面空间充足

在原空间后面继续开辟空间(返回的地址与原来的地址相同)

2.如果原空间后面空间不足

（1）realloc会找更大的空间

（2）将原来的数据拷贝到新空间

（3）释放原来的旧的空间

（4）返回新空间的地址(返回的地址与原来的地址不同)

realloc的使用：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
    int *p=(int *)malloc(20);//开辟了20个int类型的空间
    if(p==NULL)
    {
        printf("%s\n",strerror(errno));
    }
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        printf("%d ",*(p+i));
    }
    int* pc=(int*)realloc(p,sizeof(p)*2);//在原空间进行扩展
    if(pc!=NULL)
    {
        p=pc;//把空间首地址还是赋给p
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
            printf("%d ",*(p+i));
        }
    }
    else
    {
        printf("realloc：%s\n",strerror(errno));//如果开辟失败，打印原因
    }
    free(p);
    p=NULL;
    return 0;
}

🐰free 

free用于释放动态开辟的空间，引用头文件#include<stdlib.h>

free的原型：

void free (void* ptr);

void* ptr：动态开辟空间的首地址

注意：释放的空间一定是动态开辟的（就是在堆上开辟的），不然free是不起作用的。

 free的使用：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int* p=(int *)malloc(20);//开辟了20个字节的空间
    free(p);//将20个字节的空间还给了系统
    p=NULL;//如果不把p置为空指针，那么p就是野指针
    return 0;
}

🐰动态开辟常见的错误

可能开辟空间失败，然后再去解引用会发生错误，所以malloc的返回值要去判断和越界访问。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
    int* p=(int*)malloc(20);
    //可能开辟空间失败，然后再去解引用会发生错误，所以malloc的返回值要去判断
    //所以我们需要判断
    if(p==NULL)
    {
        printf("%s",strerror(errno));//打印发生的错误
        return;
    }
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        p[i]=i;
    }
    //越界访问
    for(int i=0;i<10;i++)//只开辟了5个int类型的空间，却访问了10个int类型的空间
    {
        p[i]=i;
    }
    free(p);
    p=NULL;
    return 0;
}

对非动态开辟的空间进行释放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int arr[10]={1,2,3};
    int *p=arr;
    free(p);//对非动态开辟的空间进行释放
    return 0;
}

释放一部分动态开辟的空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int* p=(int*)malloc(40);
    for(int i=0;i<10;i++)
    {
        p[i]=i;
    }
    p++;//p指向的就不是动态开辟空间的首地址
    free(p);//使用free释放一块动态开辟内存的一部分,不是从开辟空间的首地址开始释放的
    p=NULL;
    return 0;
}

对一块空间多次释放

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int* p=(int*)malloc(40);
    free(p);
    //p=NULL;//如果释放了指针之后，再次释放是不会出错的，因为指针为空时，free不会做出任何反应
    free(p);//重复释放
    p=NULL;
    return 0;
}

不能对空指针进行解引用操作

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
void GetMemory(char* str)
{
    str=(char *)malloc(20);
    //str是p的临时拷贝，malloc动态开辟的空间，将首地址给了str，p仍然是空指针
}
int main()
{
    char* p=NULL;
    GetMemory(p);
    strcpy(p,"hello world");//这里对空指针进行了解引用操作
    printf("%s",p);
    return 0;
}

野指针问题

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
char* GetMemory(void)
{
    char str[]="hello world";
    //返回栈区空间的问题
    //GetMemory函数内部创建的数组str，str是临时创建，虽然返回了str数组的首地址，但是离开GetMemory函数之后，str内存会归还给系统，p的值虽然还是str数组的首地址，但是str空间已经归还给系统，str再去访问就是非法访问了。（栈区开辟的空间，离开作用域，栈区开辟的空间会被销毁）
    return str;
}
int main()
{
    char* p=NULL;
    p=GetMemory();
    printf("%s",p);
    return 0;
}

注：一定要记住

栈区：局部变量，函数形参

堆区：动态管理的空间(malloc,realloc,calloc,free)

静态区：静态变量，全局变量

 🌸🌸🌸如果大家还有不懂或者建议都可以发在评论区，我们共同探讨，共同学习，共同进步。谢谢大家！ 🌸🌸🌸 

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