動態內存管理目錄：

• 動態內存函數的介紹
• 常見的動態內存函數的錯誤
• 柔性數組

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為什么會有動態內存管理呢

我們在日常使用中，創建一個數組，一個變量時都會開辟空間
如：

int a; //在棧上開辟一個四字節的空間char str[5]; //在棧上開辟一個五字節的連續的空間

但是上面這種開辟空間的方法都具有一個特點

1. 空間開辟的大小是固定的，無法修改
2. 聲明數組的時候必須指定長度

但是當我們在實際使用中，因為適用不同的情況，我們的空間應該是可以隨時修改來應對所有需求的，但是上面的那種方法是不能實現的，所以我們就需要動態內存管理了。

動態內存函數的介紹

malloc和free

void* malloc (size_t size);

這個函數向內存申請一塊連續可用的空間，并返回指向這塊空間的指針。

• 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，則放回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查
• 返回值的類型是 void* ，所以malloc函數并不知道開辟空間的類型，具體在使用的時候使用者自己來決定
• 如果參數size為0，malloc的行為是否是未定義的，取決于編譯器

在我們開辟一段空間后，我們也必須要將它釋放掉，而C語言同樣有這個函數

void free(void* ptr);

free函數用來釋放動態開辟的內存

• 如果參數ptr指向的空間不是動態開辟的，那free函數的行為是未定義的。
• 如果參數ptr是NULL指針，則函數什么都不做

但是，free函數并不是完全銷毀這段空間，而是將這段空間的使用權收回，它可能會分配給其他東西，也可能一直放在那里不用，如果打個比方的話：我們申請一個空間，就相當于是拿到了一間房子的鑰匙，等到我們使用權結束后，我們并沒有把房子給銷毀，而是歸還房子的鑰匙，但是在歸還鑰匙之前，我們還是能夠進入這個房間，所以如果僅僅使用free,可能還不夠安全，所以應該采用下面的形式

int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);free(arr);arr = NULL;

calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

• 函數的功能是為num個大小為size的元素開辟一段空間，并把空間中的所有字節初始化為0
• 與malloc基本一樣，只是calloc會將空間的所有字節初始化為0

在上面有提到過，我們之所以選擇動態內存管理，就是因為它可以讓我們隨心所欲的更改我們需要的空間的大小，那這個時候，我們就要用到realloc這個函數

realloc

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

• ptr是要調整的內存地址
• size是調整后的大小
• 返回值為調整之后的內存起始地址
• 這個函數在調整原內存空間大小的基礎上，還會將原來內存中的數據移動到新的空間

但是這個函數在使用的時候會有兩種情況

原有空間之后有足夠大的空間
當情況1時，我們拓展空間時會直接在原有空間后面追加一段空間

原有空間之后沒有足夠大的空間

當情況2時，因為后面的空間無法存放，我們就需要在堆上面找到一個足夠的，連續的空間，將我們之前的數據拷貝過去，并且返回新的空間的地址

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常見的動態內存錯誤

對NULL指針的解引用操作

void test() {int* p = (int*)malloc(INT_MAX / 4); //申請一段巨大的空間，申請失敗所以返回NULL*p = 20; //對NULL指針進行解引用操作free(p); }

因為當我們內存申請失敗的時候，malloc函數會返回一個NULL指針，如果我們對NULL指針進行解引用操作，就會產生錯誤，所以我們應該對malloc的返回值進行檢查，確保內存申請成功。

2 對非動態開辟內存使用free釋放

void test() {int a = 10;int* p = &a;free(p); }

對于這段函數，我們在編譯運行時可能不會報錯，但是我們在進行調試的時候就可以看到錯誤。

因為free函數不能對非動態開辟的內存進行操作

3.使用free釋放一塊動態開辟內存的一部分

void test() {int* p = (int*)malloc(100);p++;free(p); }

這段代碼也是，在編譯的時候沒有任何報錯，但是在運行的時候就產生了錯誤。因為我們讓指針往前移動，指向的不再是動態內存的起始位置，但是free函數必須要對動態內存的起始地址進行操作，而我們的指針p已經不再指向動態內存的起始地址了，所以產生了錯誤

4.對同一塊動態內存多次釋放

void test() {int* p = (int*)malloc(100);free(p);free(p); }

我們重復free的時候，在編譯階段只會給出一個警告，但是在運行的時候就會報錯。警告的提示是使用未初始化的內存p，因為我們第一次free的時候已經將p給釋放了，所以重復free就會產生這樣的結果

拓展

void GetMemory(char* p) {p = (char*)malloc(100); } void test() {char* str = NULL;GetMemory(str);strcpy(str, "hello world");printf(str); }

這段代碼，我們乍一看是沒有錯誤的，編譯也沒有報錯沒有警告，但是在我們運行的時候就完全沒有作用。

要了解這一點，我們就首先得知道棧幀的概念。
當我們在調用一個函數的時候，我們會在棧上開辟一個棧幀，然后再函數結束的時候，釋放這個棧幀，而這個GetMemory調用時我們傳入的p就是在這個棧幀中作用，如果我們想讓它真的操作這個p，就應該傳這個p的地址，即一個二級指針

修改后：

void GetMemory(char** p) {*p = (char*)malloc(100); } void test() {char* str = NULL;GetMemory(&str);strcpy(str, "hello world");printf(str); }

這樣修改后就可以成功了

void GetMemory(char** p) {*p = (char*)malloc(100); } void test() {char* str = (char*)malloc(100);strcpy(str, "hello");free(str);if (str != NULL){strcpy(str, "hello");printf(str);} }

這里是可以運行的，這里就是我剛剛講解的將str置為空指針的問題，因為我們free了之后這個指針就變成了一個野指針，它可能可以訪問原來的空間，也有可能不行。

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

這里就是考察我們對于指針和數組的理解，在之前的指針那一章節中我就提到過

char* str1 = "hello world"; //指向常量區的這段字符串 char strl2[11] = "hello world"; //在棧上開辟一段內存空間，拷貝常量區的這段字符串

當我們在一個棧幀中，如果是str1的形式，我們返回的其實是在常量區中這段字符串的地址，而str2的方式就是其在這個棧幀中開辟的這段內存的地址，但隨著棧幀的銷毀，所以我們返回的其實是一段亂碼

char* GetMemory() {char *p = "hello world";return p; } void test() {char* str = NULL;str = GetMemory();printf(str); }

這樣才能得到我們想要的答案

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柔性數組

C語言中還存在這樣一個鮮為人知的東西，在一個結構中，最后一個允許是位置大小的數組，這就叫做柔性數組成員，它的使用如下

typedef struct st_type {int i;int a[0]; //柔性數組成員 有些編譯器不能在下標中寫入0 }type_a;

• 結構中的柔性數組成員前面必須有至少一個其他成員
• sizeof返回的這種結構大小不包括柔性數組的內存
• 包含柔性數組成員的結構用malloc函數進行內存的動態分配，并且分配的內存應該大于結構的大小，以適應柔性數組的預期大小

柔性數組的使用

與結構同時分配內存

int main() {int i = 0;type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int));p->i = 100;for (i = 0; i < 100; i++){p->a[i] = i;}free(p); }

先給結構體分配空間，再給柔性數組分配空間

typedef struct st_type {int i;int *a; //柔性數組成員 有些編譯器不能在下標中寫入0 }type_a; int main() {int i = 0;type_a* p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a));p->i = 100;p->a = (int*)malloc(p->i * sizeof(int));for (i = 0; i < 100; i++){p->a[i] = i;}free(p->a);p->a = NULL;free(p);p = NULL; }

兩段代碼作用相同，但是第一個只需要釋放一次空間，而第二個要釋放兩次。但是第二種方法也是存在好處的，就是它的的訪問速度會比第一種要快。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C语言程序设计 | 动态内存管理：动态内存函数介绍，常见的动态内存错误，柔性数组的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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