C进阶：动态内存函数 malloc calloc realloc free及常见动态内存开辟错误
本文主要讲解动态内存开辟的有关知识。
目录
一.malloc 与 free
1.malloc
2.free
3.实例：
二.calloc
三.realloc
四.常见的动态内存错误
1.对NULL指针的解引用操作
2.对动态开辟空间的越界访问
3.对非动态开辟内存使用free释放
4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分
5.对同一块动态内存多次释放
6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
一.malloc 与 free
1.malloc
函数声明：
1.参数size_t： 要开辟的内存块的大小，以字节为单位；
如果参数 size 为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。
2.返回值：该函数返回一个指针 ，指向已分配大小的内存；如果请求失败，则返回 NULL；
所以在使用完这个函数后要判断是否成功开辟，即返回值是否是NULL；
因为返回的指针类型维指定，而我们的使用的时候肯定是有类型的，所以就要 进行强制类型转换；
2.free
函数声明：
1.用途：释放之前调用 calloc、malloc 或 realloc 所分配的内存空间；
所以为了防止野指针的出现的出现，通常malloc calloc realloc 是成对使用的；
同时free函数不会主动将指针置空，所以需要我们手动置空；
2.参数void *ptr ：指针指向一个要释放内存的内存块，该内存块之前是通过调用 malloc、 calloc 或 realloc 进行分配内存的；
如果传递的参数是一个空指针，则不会执行任何动作；
如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义 的。
malloc calloc realloc free 都需要头文件
3.实例：
#include
#include
#include int main()
{char *str = (char *) malloc(15); //在堆区分配15个字节给strif(str==NULL) //判断内存是否开辟成功{perror("malloc") //若开辟失败则显示错误信息return 0; //结束程序运行}strcpy(str, "runoob");printf("String = %s, Address = %u\n", str, str);free(str); //释放开辟的内存str=NULL; //将指针置为空，防止野指针的出现和使用return 0;
} 二.calloc
函数声明：
1.描述：分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。malloc 和 calloc 之间的不同点 是，malloc 不会设置内存为零，而 calloc 会设置分配的内存为零，也就是说， calloc 把分配到的内存空间初始化成0，而malloc 则不会；
2.参数 size_t nitems : 要被分配的元素个数；
3.参数 size_t size ：元素的大小；
4.返回值：与上文的 malloc 一致；
实例：
#include
#include int main()
{int i, n;printf("要输入的元素个数：");scanf("%d",&n);int *a = (int*)calloc(n, sizeof(int)); //向堆区申请空间printf("输入 %d 个数字：\n",n);for( i=0 ; i < n ; i++ ) {scanf("%d",&a[i]);}printf("输入的数字为：");for( i=0 ; i < n ; i++ ){printf("%d ",a[i]);}free (a); // 释放内存a=NULL; //指针置空return 0;
} 三.realloc
函数声明：
1.描述：尝试重新调整之前调用 malloc 或 calloc 所分配的 ptr 所指向的内存块的大小；
2.参数void *ptr :指针指向一个要重新分配内存的内存块，该内存块之前是通过调用 malloc，calloc 或 realloc 进行分配内存的。如果为空指针，则会分配一 个新的内存块，且函数返回一个指向它的指针;
3.参数size_t size : 内存块的新的大小，以字节为单位。如果大小为 0，且 ptr 指向一个已 存在的内存块，则 ptr 所指向的内存块会被释放，并返回一个空指针。
4.realloc 使用时的两种情况：
A.如果原指针后面的空间足够，则在原指针的后面分配内存；
B.如果原指针后面的空间不够，则将原指针的空间释放，数据拷贝到新分配的空间中；
详见下图：
实例：
#include
#include
#include int main()
{/* 最初的内存分配 */char *str = (char *) malloc(15);if(str==NULL) //判断内存是否开辟成功{ perror("malloc");return 0;}strcpy(str, "runoob");printf("String = %s, Address = %p\n", str, str);/* 重新分配内存 */char *ptr = (char *) realloc(str, 25);if(ptr==NULL) //判断内存是否重新分配成功{perror("realloc");return 0;}str=ptr; //分配成功将重新开辟的内存的首地址赋给原指针strcat(str, ".com");printf("String = %s, Address = %p\n", str, str);free(str); //释放开辟的内存空间str=NULL; //指针置空return 0;
} 四.常见的动态内存错误
1.对NULL指针的解引用操作
例：
int main()
{int* arr = (int*)malloc(1000000000000000);*arr = 1;printf("%d\n", *arr);free(arr);arr = NULL;return 0;
}有时候由于我们未对动态开辟的内存检查，而导致我们后面使用了空指针；
调试时发现arr是空指针，所以程序什么也没有输出；
所以在使用完动态内存开辟函数后，一定要对返回值进行检查！
2.对动态开辟空间的越界访问
其实这就和数组类似，数组不能越界访问，动态开辟的空间也不能越界访问；
例：
int main()
{int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //开辟5个元素的空间int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){arr[i] = i;}free(arr);arr = NULL;return 0;
}
3.对非动态开辟内存使用free释放
上文中讲到这是C标准未定义的，所以取决于编译器，编译器不同，对这种情况的处理也不同；
下面我们来看看在 vs2022 中是怎么处理这种情况的：
可以看到程序直接崩溃了，所以最好还是要避免这种情况。
4.使用free释放一块动态开辟内存的一部分
例：
int main()
{int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 0;}*p++ = 1; //改变p指针的位置free(p);p = NULL;return 0;
}
程序又直接崩溃了，所以不可以乱动 p 的位置，否则将会导致较为严重的后果；
5.对同一块动态内存多次释放
例：
int main()
{int* p = (int*)malloc(20);free(p);free(p);p = NULL;return 0;
}
程序再次崩溃。
6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
当我们开辟完动态内存，却忘记使用free函数释放，这就会导致内存泄漏的问题，刚开是我们并不会注意到，可是当时间久了，你就会发现你的电脑越来越卡，你的电脑的内存快被吃完了；所以使用free函数释放所开辟的内存空间是一定不能忘记的。
void test()
{int *p = (int *)malloc(100);if(NULL != p){*p = 20;}
}
int main()
{test();while(1);return 0;
}以上代码运行起来时，按电脑上的 ctrl + shift + esc 打开任务管理器，你就会发现这个程序一直在吃内存。
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