当前位置：首页 > news >正文

动态内存管理（C语言）

news 2025/8/5 6:32:40

前言
在学习数据结构时，掌握指针、结构体和动态内存管理是非常关键的，它们就像是搭建程序框架和操作内存的工具箱，需要熟练掌握才能更加游刃有余地进行编程。
指针和结构体我们已经在之前详细的讲过了，今天我将带大家学习动态内存管理。
如果还没有学习指针和结构体可以点击下面的连接前去学习。
指针的连接

结构体的连接
在这里插入图片描述

文章目录

1,为什么要动态内存分配
2,malloc，free
3,calloc，realloc
4,常见的动态内存错误
5，柔性数组
6，尾声

1,为什么要动态内存分配

平时我们一般是这样开辟一块内存。

int a = 0；//开辟四个字节的内存
int arr[10] = {0};//开辟四十个字节的内存

但是很明显，给其开辟的那份空间没法再变大变小了，比如我创建了一个十个元素的数组，可是我现在向往里面装20个元素，显然是办不到的，又或是我现在只想往里面装5个元素，那剩下五个元素的空间就浪费了。那么这时候就需要用到我们的动态内存分配。
动态内存分配，显然内存分配是会变化的。那么它是变化的呢？

2,malloc，free

那么我们首先要介绍malloc和free这两个函数。
malloc
在这里插入图片描述
这个函数的功能是指定一个所需空间的大小，然后就会向内存申请开辟一块连续可用的空间，返回给你那片空间的地址。
即参数size就是你所需要开辟空间的大小单位为字节，当你执行该函数后，他会返回给你一个void类型的指针，指针中是你要开辟的那份空间的地址。
注意事项
1，如果开辟成功，那么就会返回那片空间的地址。
2，如果没有开辟成功，那么就会返回一个空指针。所以一定要对malloc的返回值进行判定，以检查是否开辟成功。
3，返回的指针类型是void，所以需要对返回类型根据你所需要的类型进行强制类型转换。
4，他的头文件时stdlib，不要忘记带。
5，在堆区开辟内存空间，而不是栈区或是静态区

free
在这里插入图片描述
free是用来释放动态内存开辟的空间的函数。当动态申请的空间不再使用的时候，就应该还给操作系统。
注意事项
如果memblock指向的空间不是动态内存开辟的，那么free的行为是未定义的.

使用

	#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(){char* arr = (char*)malloc(11 * sizeof(char));//申请11个字节的空间，强制转化为char*类型的指针if (arr == NULL)//判断是否开辟成功{printf("内存分配失败");return 1;}for (int i = 0; i < 10; i++){arr[i] = i+'0';}arr[10] = '\0';printf(arr);free(arr);//释放内存arr = NULL;//将arr置为空指针return 0;}

3,calloc，realloc

接下来我们介绍calloc，和realloc这两个函数。

calloc
在这里插入图片描述
这个函数可以开辟一个内存中连续的空间并将空间里的每个字节初始化为0，第一个参数为元素的个数，第二个参数为每个元素的字节大小，函数的返回类型依旧是 void * 类型。
与malloc的主要区别就是他会把申请的空间的每个字节都出初始化为0，而malloc则不会。
使用方法与malloc大差不差，都要判定是否开辟成功，并且在不使用时将其内存释放。

realloc
在这里插入图片描述
这个函数的功能是重新分配内存空间，调整之前开辟动态内存空间的大小，第一个参数是之前开辟内存块的地址，第二个参数是调整后空间的字节大小，函数的返回类型还是void *类型。当我们觉得之前开辟的动态内存空间太大或者是太小，我们就可以使用这个函数对其进行调整。
注意事项
如果是将动态内存空间变大的话大致会分为两种情况。
1，
在这里插入图片描述
这种情况下增大内存空间不会影响到已被占用的空间，所以可以直接进行扩大。
2，

另找一个新空间的同时，原有开辟的内存直接被释放，我们不需要考虑内存泄漏的问题。

4,常见的动态内存错误

1，对NULL指针的解引用操作
在申请动态内存空间后忘记判定是否开辟成功，如果开辟失败会返回空指针，对空指针进行解引用操作是非法操作，编辑器会报发错误。
2.对动态开辟的内存进行越界访问

	#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(){char* arr = (char*)malloc(11 * sizeof(char));//申请11个字节的空间，强制转化为char*类型的指针if (arr == NULL)//判断是否开辟成功{printf("内存分配失败");return 1;}for (int i = 0; i < 20; i++)//会越界访问{arr[i] = i+'0';}free(arr);//释放内存arr = NULL;//将arr置为空指针return 0;}

3.对非动态开辟的内存free

	#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(){char a = '6';char* arr = &a;free(arr);arr = NULL;return 0;}

free函数只能对我们开辟的动态内存进行释放操作。

4.使用free释放动态内存的一部分

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(){char* arr = (char*)malloc(20 * sizeof(char));//申请20个字节的空间，强制转化为char*类型的指针if (arr == NULL)//判断是否开辟成功{printf("内存分配失败");return 1;}int i = 0;while( i < 10 ){*arr++ = i+'0';}free(arr);//此时arr的偏移量为10不是初始的位置arr = NULL;return 0;}

5.对同一块动态内存多次释放

	#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(){char* arr = (char*)malloc(20 * sizeof(char));//申请20个字节的空间，强制转化为char*类型的指针if (arr == NULL)//判断是否开辟成功{printf("内存分配失败");return 1;}for (int i = 0; i < 20; i++){arr[i] = i+'0';}free(arr);free(arr);//释放了两次arr = NULL;return 0;}