动态内存管理＜C语言＞
导言
在C语言学习阶段，指针、结构体和动态内存管理，是后期学习数据结构的最重要的三大知识模块，也是C语言比较难的知识模块，但是“天下无难事”，只要认真踏实的学习，也能解决，所以下文将介绍动态内存管理涉及到的一些函数以及概念。
目录
导言
为什么存在动态内存管理
malloc和free
malloc
free
calloc和realloc
calloc
realloc
常见的关于动态内存管理错误
1.对可能是NULL指针的引用
2.对不是动态开辟的内存进行释放
3.对动态开辟的内存进行越界访问
4.使用free释放动态开辟内存的一部分
5.忘记内存释放（忘记free），造成内存泄漏
例题
为什么存在动态内存管理
int a;
char arr[10];这是我们常用的用于向内存申请空间的办法，但是：
●空间开辟的空间是固定的
●数组在申明时，数组大小一旦确定，申请的内存空间不可变
在实际编写程序时，可能我们对于内存空间的需求不是固定，那么使用动态内存管理自己申请空间、自己释放空间就是一个很好的选择。
malloc和free
malloc
函数参数及其返回值
void* malloc(size_t size);
//申请size个字节的空间
//返回值，成功申请：返回开辟空间的首地址、失败：返回NULL注意点
●返回值是void*，那么我们在实际使用时，应把它强制转化为我们需要的类型。
●与局部变量不同，开辟空间在堆区（如数组在栈区）
●malloc不会将内存空间初始化为0，这是与最大calloc区别！
●动态内存可调整（通过realloc）
使用举例：
free
函数参数及其返回值
void free(void* ptr);
//释放动态内存申请的ptr指向的空间注意点
●只能用来手动释放动态申请的空间，如果不是结果是未定义的
●释放空间后，只是将权限交还于操作系统，指针还指向着地址（悬空指针），应该手动将其置为NULL
●如果释放指针是NULL，那么什么也不做。
使用举例：
#include<stdlib.h>
int main() {int* ptr = NULL;int count = 0;scanf("%d", &count);ptr = (int*)malloc(count * sizeof(int));free(ptr);ptr = NULL;return 0;
}calloc和realloc
calloc
函数参数及其返回值
void* calloc(size_t num,size_t size);
//申请num个size个字节的空间，并初始化为0
//返回值，成功申请：返回开辟空间的首地址、失败：返回NULL注意点
●开辟空间并全部初始化为0
●两个参数（num个size字节）
●其他与malloc类似
使用举例：
realloc
函数参数及其返回值
void* realloc(void* ptr,size_t size);
//ptr是要调整的内存地址
//size是调整之后的大小
//返回值，成功申请：返回调整空间的首地址、失败：返回NULL使用举例：
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main() {int count;scanf("%d", &count);int* ptr = (int*)calloc(count, sizeof(int));//申请count个int大小的空间if (ptr) {//判断是不是NULL：是否申请成功for (int i = 0; i < count; i++)ptr[i] = i;//赋值：从0开始到count-1步为1的序列for (int i = 0; i < count; i++)printf("%d ", ptr[i]);}printf("\n");printf("调整前的地址：%p\n", ptr);//观察动态（realloc）调整前的地址int* p = (int*)realloc(ptr, (count + 5) * sizeof(int));//申明一个新指针来接收，防止调整失败返回NULL，数据丢失，调整为多5个int大小的地址if (p)//判断是否是NULL：是否调整成功ptr = p;printf("调整后的地址：%p", ptr);//观察动态（realloc）调整后的地址free(ptr);ptr = NULL;return 0;
}运行结果：
先开辟10个int字节大小空间的运行结果：
先开辟20个int字节大小空间的运行结果：
注意点
●参数size为0时，返回值是NULL，并将ptr的内存释放，这是未定义的行为，在不同的编译器上不能保证
●如果ptr参数为NULL,会动态开辟一个新的内存空间,此时realloc函数的作用等同于malloc
●这个函数调整空间时会把数据移到新的内存空间内（实际上，有一种情况不会，但是为了代码的健壮性和可移植性，我们最好这样定义）
两种情况：
①原有地址后面有足够的空间容纳调整后的空间
②原有地址后面没有足够的空间容纳调整后的空间
其实在前面的使用举例中我们已经观察到：
先开辟10个int字节大小空间的运行结果（第一种情况）
直接在原地址后面开辟新空间
先开辟20个int字节大小空间的运行结果（第二种情况）
找到一块能容纳调整后的空间的地址，将数据移动到其中
关于参数size为0时的举例：
因为我们没有办法直接观察一块动态开辟的内存是否被释放，且这种size为0行为是未定义的，所以我们只能观察它的返回值
关于参数ptr是NULL时的情况
此时realloc等同malloc
注意：动态内存管理的4个函数都包含在<stdlib.h>中
常见的关于动态内存管理错误
1.对可能是NULL指针的引用
2.对不是动态开辟的内存进行释放
// 2.对不是动态开辟的内存进行释放
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main() {int a = 0;int* p = &a;free(p);p = NULL;return 0;
}3.对动态开辟的内存进行越界访问
//3.对动态开辟的内存进行越界访问
#include<stdlib.h>
int main() {int* p = (int*)malloc(sizeof(int));p++;*p = 1;free(p);p = NULL;return 0;
}4.使用free释放动态开辟内存的一部分
//4.使用free释放动态开辟内存的一部分
#include<stdlib.h>
int main() {int* p = (int*)malloc(4*sizeof(int));//动态开辟4个int大小的空间p++;//指向第二个元素free(p);p = NULL;return 0;
}5.忘记内存释放（忘记free），造成内存泄漏
//5.忘记内存释放（忘记free），造成内存泄漏
#include<stdlib.h>
int main() {int* p = (int*)malloc(sizeof(int));return 0;
}例题
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;
}运行会咋样p虽然在GetMemory函数中开辟了内存，但是在出函数时，该地址被销毁，所以str还是NULL指针，对NULL指针进行赋值是一个未定义行为。（传值调用而没有使用传址调用）
改正（二级指针）：
void GetMemory(char** p)//使用二级指针接收
{*p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{char* str = NULL;GetMemory(&str);//传入指针的地址strcpy(str, "hello world");printf(str);
}
int main() {Test();return 0;
}改正（将开辟的空间返回）:
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;
}//运行结果？GetMemory函数返回了一个地址，但是这个地址出了函数，权限已经收回给了操作系统，str接收的是一个野指针，并将它打印出来，这种行为是未定义的，可能造成错误。（说到底是栈空间返回会被销毁的问题）
我们知道只要是函数内的变量都是栈空间申请的空间，在出函数时，都会被回收，但是动态内存管理申请的空间，必须要手动释放，所以在函数中我们使用动态内存申请的地址是不会被收回的（堆区申请），所以我们尝试改正时，在函数内部使用动态内存申请，并返回。
改正：
char* GetMemory(void)
{char* p = (char*)malloc(20);strcpy(p, "hello world!");return p;
}
void Test(void)
{char* str = NULL;str = GetMemory();printf(str);
}
int main() {Test();return 0;
}3.
//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;
}//运行结果，以及问题没释放空间，内存泄漏
改正：
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(ptr);ptr=NULL;
}
int main() {Test();return 0；
}使用了已经被释放的内存