動態(tài)內(nèi)存分配的空間放在堆區(qū)。動態(tài)內(nèi)存函數(shù)主要有：malloc，calloc，realloc

動態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹

malloc

申請一個空間，大小是size的大小，指向的一個類型不明，因為在設(shè)計的時候，不知道用戶是需要什么類型的數(shù)據(jù)。
如果開辟成功，則返回一個指向開辟好空間的指針。
如果開辟失敗，則返回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。

int main() {//開辟10個整型的空間//int arr[10];int* p = (int*)malloc(40);if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//釋放free(p);//釋放之后這個p就是野指針了p = NULL;return 0; }

calloc

函數(shù)的功能是為 num 個大小為 size 的元素開辟一塊空間，并且把空間的每個字節(jié)初始化為0。
與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會在返回地址之前把申請的空間的每個字節(jié)初始化為全0。

int main() {//開辟10個整型的空間//int arr[10];int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//釋放free(p);p = NULL;return 0; }

realloc

realloc函數(shù)的出現(xiàn)讓動態(tài)內(nèi)存管理更加靈活。
有時會我們發(fā)現(xiàn)過去申請的空間太小了，有時候我們又會覺得申請的空間過大了，那為了合理的時
候內(nèi)存，我們一定會對內(nèi)存的大小做靈活的調(diào)整。那 realloc 函數(shù)就可以做到對動態(tài)開辟內(nèi)存大小
的調(diào)整。

memblock 是要調(diào)整的內(nèi)存地址
size 調(diào)整之后新大小
返回值為調(diào)整之后的內(nèi)存起始位置。

這個函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎(chǔ)上，還會將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動到 新 的空間。
realloc在調(diào)整內(nèi)存空間的是存在兩種情況：

原有空間之后有足夠大的空間。

原有空間之后沒有足夠大的空間。

int main() {//開辟10個整型的空間//int arr[10];int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (NULL == p){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", p[i]);}//需要增容 - 80int*ptr = (int*)realloc(p, 80);if (NULL != ptr){p = ptr;ptr = NULL;}//繼續(xù)使用了//釋放free(p);p = NULL;return 0; }

常見的動態(tài)內(nèi)存錯誤

1. 對NULL指針的解引用操作

調(diào)用 limits.h ，里面定義了最大最小值的極限，如果我們使用malloc函數(shù)開辟一個最大能開辟的空間，很大的可能由于空間大小的原因而開辟失敗，那么就會反還一個空指針給p。

#include<limits.h> void test() {int *p = (int *)malloc(INT_MAX);*p = 20;//如果p的值是NULL，就會有問題free(p); }

2. 對動態(tài)開辟空間的越界訪問

調(diào)用 errno.h 可以打印錯誤信息。開辟了10個字節(jié)的空間，而我們卻訪問了0~10一共11個字節(jié)的大小,所以出現(xiàn)了越界訪問。

#include <errno.h> #include<string.h> int main() {char* p = (char*)malloc(10 * sizeof(char));if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用int i = 0;for(i=0; i<=10; i++){*(p + i) = 'a'+i;}//釋放free(p);p = NULL;return 0; }

3. 對非動態(tài)開辟內(nèi)存使用free釋放

這個p是在棧上的，是不能使用free釋放的。

void test() {int a = 10;int *p = &a;free(p);//ok?不ok }

4. 使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

使用內(nèi)存之后p的位置已經(jīng)不是原來的位置了。
釋放，只會釋放一部分，但是這個操作不允許！！！

int main() {int* p = (int*)malloc(40);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用內(nèi)存int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){*p = i+1;p++;}free(p);p = NULL;return 0; }

5. 對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放

int main() {int* p = (int*)malloc(40);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 0;}//使用內(nèi)存int i = 0;//1~5for (i = 0; i < 5; i++){*(p+i) = i + 1;}//釋放free(p);p = NULL;free(p);//再次釋放，errreturn 0; }

6. 動態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放（內(nèi)存泄漏）

void test() {int* p = (int*)malloc(100);if (NULL != p){*p = 20;} } int main() {test();while (1); }

開辟了一定空間之后，程序一直執(zhí)行，但是開辟的空間放在了堆里。如果不釋放，那么其他人也不能使用這個空間。如果程序出現(xiàn)錯誤，開辟的空間會自動被釋放！

經(jīng)典筆試題

題目1

void GetMemory(char* p) {*p = (char*)malloc(100);//確實申請到了100個空間，但是一旦出了這個函數(shù)，p就被銷毀 } void Test(void) {char* str = NULL;GetMemory(str);//strcpy(str, "hello world");//當str是NULL指針的時候，會非法訪問內(nèi)存，程序崩潰printf(str);//釋放free(str);str = NULL; } int main() {Test();return 0; }

運行結(jié)果，程序崩潰！
接下來分析一下原因。首先進入Test()函數(shù)，定義一個char型指針變量str，指向NULL。
GetMemory()函數(shù)中，形參變量p只是str的一個臨時拷貝，然后申請100字節(jié)的空間，用p指針指向頭位置。

走出GetMemory()函數(shù)時，p變量被銷毀，那它開辟的那個空間也就沒有辦法釋放了。
str是空指針的時候，使用strcpy非法訪問，程序崩潰。

正確的改法：

void GetMemory(char** p) GetMemory(&str);

題目2

能否打印hello world？

char* GetMemory(void) {char p[] = "hello world";return p; } void Test(void) {char* str = NULL;str = GetMemory();printf(str); } int main() {Test();return 0; }

不能
接下來分析一下原因。首先進入Test()函數(shù)，定義一個char型指針變量str，指向NULL。
GetMemory()函數(shù)中，定義了一個數(shù)組，數(shù)組存放的內(nèi)容是hello world，數(shù)組名為p。
雖然在p銷毀之前已經(jīng)把p的值返回了，但是數(shù)組的空間卻被回收了，我們已經(jīng)沒有使用權(quán)了。

這個就好比，你在酒店開了一間房，喊朋友3點來玩，結(jié)果你1點的時候退房了，朋友3點來的時候那肯定不能住進這個房間啊。

題目3

int* test() {int a = 10;return &a; } int main() {int *p = test();//printf("heheh\n");printf("%d\n", *p);return 0; }

圖片來自：https://www.jianshu.com/p/c5ad2d7d4b84

運行發(fā)現(xiàn)結(jié)果是對的，你說這巧不巧？
這只能說明開辟的a空間雖然銷毀了，但是里面的值沒有變化，因為沒有人更改。這也是非法訪問的一種，能夠訪問純屬巧合。
如果打印hehe，就把a的函數(shù)棧針覆蓋掉了，得到的結(jié)果就變了。

C/C++程序的內(nèi)存開辟

棧區(qū)（stack）：在執(zhí)行函數(shù)時，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)
束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是
分配的內(nèi)存容量有限。 棧區(qū)主要存放運行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回數(shù)據(jù)、返
回地址等。

堆區(qū)（heap）：一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結(jié)束時可能由OS回收 。分
配方式類似于鏈表。

數(shù)據(jù)段（靜態(tài)區(qū)）（static）存放全局變量、靜態(tài)數(shù)據(jù)。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

代碼段：存放函數(shù)體（類成員函數(shù)和全局函數(shù)）的二進制代碼。

柔性數(shù)組

C99 中，結(jié)構(gòu)中的最后一個元素允許是未知大小的數(shù)組，這就叫做『柔性數(shù)組』成員。

結(jié)構(gòu)中的柔性數(shù)組成員前面必須至少一個其他成員。

sizeof 返回的這種結(jié)構(gòu)大小不包括柔性數(shù)組的內(nèi)存。

struct S1 {int n;int arr[0];//大小是未指定 }; int main() {printf("%d\n", sizeof(struct S1));return 0; }

包含柔性數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc ()函數(shù)進行內(nèi)存的動態(tài)分配，并且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大小，以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小。

使用malloc開辟的大小，前面的sizeof(struct S2) 開辟了四個字節(jié)，這是int n的大小，后面的40是給柔性數(shù)組的空間。

struct S2 {int n;int arr[]; };int main() {struct S2* ps = (struct S2*)malloc(sizeof(struct S2) + 40);ps->n = 100;int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){ps->arr[i] = i;}//釋放free(ps);ps = NULL;return 0; }

同樣，也可以使用realloc增容

//增容struct S2* ptr = (struct S2*)realloc(ps, sizeof(struct S2)+80);if (ptr == NULL){return 0;}else{ps = ptr;}

柔性數(shù)組的好處

第一個好處是：方便內(nèi)存釋放
如果我們的代碼是在一個給別人用的函數(shù)中，你在里面做了二次內(nèi)存分配，并把整個結(jié)構(gòu)體返回給用戶。用戶調(diào)用free可以釋放結(jié)構(gòu)體，但是用戶并不知道這個結(jié)構(gòu)體內(nèi)的成員也需要free，所以你不能指望用戶來發(fā)現(xiàn)這個事。所以，如果我們把結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存以及其成員要的內(nèi)存一次性分配好了，并返回給用戶一個結(jié)構(gòu)體指針，用戶做一次free就可以把所有的內(nèi)存也給釋放掉。

第二個好處是：這樣有利于訪問速度
連續(xù)的內(nèi)存有益于提高訪問速度，也有益于減少內(nèi)存碎片。（其實，我個人覺得也沒多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法來尋址）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言第十三课，动态内存分配的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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