c語言 動態內存管理

綜述

c語言在<stdlib.h>頭文件中提供了幾個內存分配和管理相關的函數

函數	功能
void * malloc(int num);	在堆區分配一塊指定大小的內存空間，這塊內存空間在函數執行完後不會被初始化，它們的值是未知的
void free(void * address);	釋放address所指向的內存塊，釋放動態分配的內存空間
void *calloc(int num,int size);	在內存中動態分配num個長度爲size的連續空間，並將每個字節都初始化爲0
void * realloc(void *address,int newsize);	重新分配內存，把內存擴展到newsize

malloc

原型：void * malloc(unsigned int num_bytes);
功能：分配長度爲num_bytes字節的內存塊，分配的是堆上連續的空間
返回值：如果分配失敗，返回空指針；如果分配成功，返回指向被分配內存的指針
返回的是void *指針，可以進行強制類型轉換成其他任何類型的指針
使用malloc分配內存後一定要檢查內存分配是否成功

int *p=(int *)malloc(4*sizeof(int));
assert(p!=nullptr);

free

原型：void free(void * memblock);
使用free()函數會產生程序崩潰的幾種狀況：
①訪問越界

//越界崩潰
int main()
{
  int *p=(int *)malloc(10*sizeof(int));   //申請10個整型單元內存
  for(int i=0;i<=10;i++) //11個，越界
  {
     p[i]=0;
  }
  free(p);
}

②重複釋放內存
③釋放非動態內存

int main()
{
   int arr[10];  
   free(arr);  //arr不是動態分配的內存，無法釋放
}

calloc

原型：void * calloc(size_t num,size_t size);
功能：在內存的動態存儲區中分配n個長度爲size的連續空間，並將每個字節置爲0。函數返回一個指向分配起始地址的指針；如果分配不成功，返回空指針
注意：calloc分配的內存要用free()對內存進行釋放。
calloc & malloc的區別：
①malloc傳入一個參數，表示分配的字節數；realloc傳入兩個參數n和size,分配n個長度爲size的連續空間
②malloc只分配內存空間，不初始化，初值是隨機值；calloc不僅分配內存空間，而且自動初始化爲0

realloc

原型：void *realloc(void *memblock,size_t size);
功能：先判斷當前指針指向的內存空間是否有足夠的連續空間，如果有，擴大memblock指向的地址，返回memblock。如果空間不夠，先按照size指定的大小分配空間，將原來的數據從頭到尾拷貝到新分配的內存區域，而後釋放原來memblock所指的內存區域，返回新分配的內存區域的首地址。
返回值：如果重新分配成功，則返回指向被分配內存的指針，否則返回空指針

當動態內存不再使用時，應使用free()函數將內存塊釋放

常見的動態內存錯誤

①對NULL指針進行解引用操作->忘記檢查所請求的內存是否成功分配
②對分配的內存進行操作時越過邊界
③用free釋放並非動態分配的內存
④釋放一塊動態分配的內存的一部分->動態分配的內存必須整塊一起釋放
⑤動態內存使用完不釋放->內存泄漏