目录

前言

对于数据的存储我们可以静态存储，也可以动态存储，两种方式都有自己特有的好处，这篇文章教我们如何进行动态的数据存储！！！

1. 为什么存在动态内存分配

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：

空间开辟大小是固定的。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。

但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。

这时候就只能试试动态存开辟了。

2. 动态内存函数的介绍 2.1 和free

C语言提供了一个动态内存开辟的函数：

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。

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。

和free都声明在 .h 头文件中。

举个例子：

#include 
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;//将ptr置为空指针
	return 0;
}

2.2

C语言还提供了一个函数叫 ， 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

举个例子：

#include 
#include 
int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (NULL != p)
	{
		//使用空间
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

所以如何我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用函数来完成任务。

2.3 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 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);

原有空间之后有足够大的空间原有空间之后没有足够大的空间

情况1：

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，函数的使用就要注意一些。

举个例子：

#include 
int main()
{
	int* ptr = (int*)malloc(100);
	if (ptr != NULL)
	{
		//业务处理
	}
	else
	{
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//扩展容量
	//代码1
	ptr = (int*)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;
}

3. 常见的动态内存错误 3.1 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);
}

3.2 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);
}

3.3 对非动态开辟内存使用free释放

void test()
{
    int a = 10;
    int *p = &a;
    free(p);//error——不能对非动态内存进行释放
}

3.4 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
}

3.5 对同一块动态内存多次释放

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    free(p);
    free(p);//重复释放
}

3.6 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);
}

忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。

切记：

动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放 。

4. 几个经典的笔试题 4.1 题目1：

void GetMemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

这个程序会挂掉。问题的原因在于， 函数采用的是值传递，实参 str 是一个字符指针变量，形参同样用字符指针变量 p 来接收，形参是实参的一份临时拷贝，此时 p 和 str 是各自独立的两个指针变量，但它们都是空指针，此时在函数内部让 p 重新指向新开辟出来的空间，此时 p 就不再是空指针了，但是这一切和 str 有什么关系呢？p 和 str 唯一的关系就是，p 的值最初是从 str 拷贝过期的，从这之后 p 和 str 再无瓜葛，当 函数结束的时候 p 会被释放掉，接下来执行 ，但此时此刻的 str 依然是一个空指针，NULL 就表示 0 00 ，也就是是地址为0 00的内存空间，这块空间是不允许普通程序去访问的，因此在执行 的时候程序会报错，这是上面代码存在的一个问题，还有一个问题就是：内存泄漏， 函数中动态申请的空间没有释放，之后想释放都释放不掉。

正确写法：

void GetMemory(char** p)//形参用二级指针接收，此时p里面存的是str的地址
{
	*p = (char*)malloc(100);//*p得到str，让str指向新开辟的空间
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);//址传递
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

4.2 题目2：

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

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

上面代码打印出来的是：烫烫烫烫烫烫烫烫圉7。这里问题的关键在于，数组p是一个局部变量，在出 函数的时候，数组 p 的内存空间就被销毁了，还给了操作系统，虽然把这个数组首元素的地址返了回去，但此时再通过地址去访问这一块空间，就成了非法访问。这种问题通常也被叫做返回栈空间地址的问题

正确写法：

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

"hello world"作为字符串常量，存储在静态区，不会随着执行结束而销毁。当然这了还可以在数组p前面加上来修饰。

4.3 题目3：

void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

这段代码可以成功打印出hello，但是仔细观察就能发现，这段代码里面之见却不见free这就是典型的内存泄漏。

正确写法：

void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

4.4 题目4：

void Test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
	free(str);
	if (str != NULL)
	{
		strcpy(str, "world");
		printf(str);
	}
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请问运行Test 函数会有什么样的结果？

这段代码可以成功打印出world。但上面这段代码是有问题的，因为我们已经把 str 给 free 掉了，意思也就是，已经把这块空间归还给操作系统了，这块空间的操作权限属于操作系统。在 free 完后没有把 str 置为空，所以 str 还是指向那块空间，此时的 str 已经变成了一个野指针，后面一些列涉及 str 的操作都属于非法访问。正确的做法是在 free 的后面，把指针置为空。

5. C/C++程序的内存开辟

C/C++程序内存分配的几个区域：

1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结

束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是

分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返

回地址等。

2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分

配方式类似于链表。

3. 数据段（静态区）（）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。

有了这幅图，我们就可以更好的理解在《C语言初识》中讲的关键字修饰局部变量的例子了。

总结：

今天的分享到这里就结束啦。今天我们学习了动态内存分配的有关知识，了解了和动态内存分配有关的四个函数 、free、、的用法，通过许多例子，我们发现在使用完动态空间后，一定要记得把它归还给操作系统，不然会造成内存泄漏，归还完了之后，还需把指针置为空，否则会造成非法访问。我们还列举了许多有关动态内存分配的常见错误，大家要牢记这些错误，在使用的时候注意避免。