【C】动态内存的申请

博主： Fivk
发布时间：2021 年 02 月 04 日
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5359字数
分类： C/C++

# 目录

1. 动态内存分配的相关概念
2. 静态分配和动态分配
3. 动态内存申请相关函数
4. 内存泄漏

---

# 动态内存分配的相关概念

1. 在数组中，介绍过数组长度是预先定义好的，在整个程序中<span style="color:#FF0000">固定不变</span>。
2. 但是在实际的编程中，往往会发生这种情况，即所需的<span style="color:#FF0000">**内存空间取决于实际输入的数据**</span>，而无法预先确定。
3. 为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数可以按需要<span style="color:#FF0000">**动态的分配**</span>内存空间，也可以把不在使用的空间回收再次利用。

我们的中心是使用C语言提供的内存管理函数。
</div>

# 静态分配和动态分配

## 静态分配

1. 在程序编译或运行过程中，按事先规定大小分配内存空间的分派方式.
2. 必须事先知道所需空间的大小.
3. 分配在栈区或全局区，一般以数组的形式.
4. 按计划分配.

## 动态分配

1. 在程序运行过程中，根据需要大小自由分配所需空间.
2. 按需分配.
3. 分配在堆区空间，一般使用特定的函数进行分配.
4.

* 到底动态内存是从哪里分配的呢？

内存分区分为：堆区、栈区、全局区、文字常量区、代码区。

</div>

动态类型分配是围绕堆区
</div>

---

# 动态内存申请相关函数

##### 1、分配内存空间函数 malloc

函数原型：void *malloc(unsigned int num_bytes);

调用形式：(类型说明符*) malloc (需要申请空间大小的字节数)

功能说明：

* 在内存的动态存储区（堆区）中分配一块长度为size字节的连续区域，用来存放类型说明符指定的类型。
* 函数原型返回void*指针，指向空间的起始地址，使用时<span style="color:#FF0000">必须做相应的强制类型转换</span>。
* 分派的内存空间不确定，一般使用memset初始化（进行清空）。

返回值：

* 分配成功：返回空间的起始地址
* 分配失败：NULL

注意：

1. 在调用malloc之后，一定要判断一下，是否申请成功。
2. 如果多次malloc申请的内存，第1次和第二次申请的内存不一定是连续的。

##### 2、free 函数（释放内存函数）

头文件：stdilb.h

函数定义：void free(void *ptr)

函数说明：free函数释放ptr指向的内存，空间使用权限的回收，不一定会清空数据。

注意：ptr指向的内存比须是malloc  calloc  rellloc动态申请的内存
</div>

###### 案例1：从堆区申请 一个int空间

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
	int* addr = NULL;
	addr = (int*)malloc(sizeof(int));
	if (addr == NULL)
	{
		//申请失败
		printf("malloc error");
		return 0;
	}
	//直接打印看看
	printf("*addr = %d\n", *addr);
	//不确定
	//得到一个随机的值-842150451

//那我们就要对堆区空间初始化（清零）
	memset(addr, 0, sizeof(int));

//现在我们再去打印
	printf("*addr = %d\n", *addr);
	//得到0

//先在我们可以对addr空间 进行 读写 操作
	*addr = 1000;
	printf("*addr = %d", *addr);

//用完空间后记得释放
	free(addr);

return 0;
}
```

###### 案例2：从堆区申请一个数组 数组的大小（动态数组）

1. 从键盘获取 用户要申请的数组大小
2. 根据大小 从堆区申请空间
3. 对空间的读写操作
4. 释放该空间

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
	int n = 0, i = 0;
	int* arr = NULL;
	//1、获取空间大小
	printf("请输入元素的个数：");
	scanf("%d", &n);

//2、根据大小从堆区申请空间
	arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));
	if (arr == NULL)
	{
		//perror 错误输出
		perror("malloc");
		return 0;
	}
	memset(arr, 0, n * sizeof(int));

//对arr的读写操作
	printf("请输入%d个int数据\n", n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + i);
	}

//遍历数组
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}

//释放空间
	free(arr);
}
```

##### 3. calloc函数

头文件：stdlib.h

函数原型：void * calloc(size_t  nmemb, siaet  size);

功能：在内存的堆区中，申请 nmemb 块，每块的大小为size个字节的连续区域（总大小=nmemb*size）

参数：size_t 实际是无符号整型，它是在头文件中，用typdef 定义出来的

返回值：

* 申请成功：返回申请的内存的首地址
* 申请失败：返回NULL

特点：申请的空间自动清零，不需要使用memset

例如 :

```C
char *p=(char*)calloc(3,100);
```

###### malloc于calloc的区别

malloc和calloc函数都是用来申请内存的

区别：

1. 函数名字不一样
2. 参数个数不一样
3. malloc申请的内存，内存中存放的内容是随机的，不确定的。而calloc函数申请的内存中内容为0

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
	int n = 0, i = 0;
	int* arr = NULL;
	//1、获取空间大小
	printf("请输入元素的个数：");
	scanf("%d", &n);

//2、根据大小从堆区申请空间
	arr = (int*)calloc(n, sizeof(int));//自动清零，不需要使用memset
	if (arr == NULL)
	{
		//perror 错误输出
		perror("malloc");
		return 0;
	}

//对arr的读写操作
	printf("请输入%d个int数据\n", n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + i);
	}

//遍历数组
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}

//释放空间
	free(arr);
}
```

##### 4、realloc动态追加或减少空间

头文件：stdlib.h

函数原型：void* realloc(void *s, unsigned int new_size)

功能：在原先s指向的内存基础上重新申请内存，新的内存的大小为 new_size 个字节，	如果原先内存后面有足够打的空间，就追加，如果后边的内存不够用，则relloc函数会在堆区找一个new_size个字节大小的内存申请，将原先内存中的内容拷贝过来，然后释放原先的内存，最后**返回新内存的地址**。

参数：

* s：原先开辟内存的首地址
* newsize：新申请的空间的大小

返回值：

* 新申请的内存的首地址

案例：

```C
char* p;
p = (char*)malloc(100);
//在100个字节后面追加50个字节
p = (char*)realloc(p, 150);
```

案例：

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
	int n = 0, i = 0;
	int* arr = NULL;
	int new_n;
	//1、获取空间大小
	printf("请输入元素的个数：");
	scanf("%d", &n);

//2、根据大小从堆区申请空间
	arr = (int*)calloc(n, sizeof(int));//自动清零，不需要使用memset
	if (arr == NULL)
	{
		//perror 错误输出
		perror("malloc");
		return 0;
	}

//对arr的读写操作
	printf("请输入%d个int数据\n", n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + i);
	}

//遍历数组
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}
	printf("\n");
	//再追加new_n个元素
	printf("请输入新增的元素个数：");
	scanf("%d", &new_n);
	arr = (int*)realloc(arr, (n + new_n) * sizeof(int));

printf("请输入新增的%d个int数据\n", new_n);
	for (i = 0; i < new_n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + n + i);
	}

//遍历
	for (i = 0; i < (n + new_n); i++)
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
	printf("\n");

//释放空间
	free(arr);
}
```

注意：一定要保留realloc的返回值
</div>

![运行结果](https://blog.fivk.cn/usr/uploads/2021/02/4105497199.png)

# 内存泄漏

内存泄漏概念：

申请的内存，首地址丢了，找不到了，再也没法使用了，也没法释放了。这块内存就被泄漏了。

# 使用堆区空间的注意事项

1. 指向堆区空间的指针变量不要随意更改指向
   ```C
   int* p = (int*)calloc(1, sizeof(int));
   int num = 10;
   p = & num
   //p指向了num  导致calloc申请的空间泄漏
   ```
2. 不要操作已经释放的空间
   ```C
   p = (int*)calloc(1, sizeof(int));
   *p = 1000;
   free(p);
   printf("%d", *p);//内容不确定
   ```
3. 不要对堆区空间重复释放
   ```C
   p = (int*)calloc(1, sizeof(int));
   free(p);
   free(p);//多次释放  段错误
   ```

##### 防止空间多次释放

```C
int* p = (int*)calloc(1, sizeof(int));
if (p != NUll)
{
	free(p);
	p = NULL;
}
```

最后修改：2021 年 02 月 06 日

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本当迷
哈哈时过境迁再看一遍帆的文章质量还是那么高
挺胸的打工人
感谢博主分享
菜菜
一天就学一些我不知道的东西(´இ皿இ｀)
zhanqy
博主赛高！
null ？？［］
还可以把扩展运算符加上呀，这个很有用［…arr］，用于数组合...

【C】动态内存的申请

Fivk • 2021 年 02 月 04 日

# 目录

1. 动态内存分配的相关概念
2. 静态分配和动态分配
3. 动态内存申请相关函数
4. 内存泄漏

---

# 动态内存分配的相关概念

我们的中心是使用C语言提供的内存管理函数。
</div>

# 静态分配和动态分配

## 静态分配

## 动态分配

1. 在程序运行过程中，根据需要大小自由分配所需空间.
2. 按需分配.
3. 分配在堆区空间，一般使用特定的函数进行分配.
4.

* 到底动态内存是从哪里分配的呢？

内存分区分为：堆区、栈区、全局区、文字常量区、代码区。

</div>

动态类型分配是围绕堆区
</div>

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# 动态内存申请相关函数

##### 1、分配内存空间函数 malloc

函数原型：void *malloc(unsigned int num_bytes);

调用形式：(类型说明符*) malloc (需要申请空间大小的字节数)

功能说明：

返回值：

* 分配成功：返回空间的起始地址
* 分配失败：NULL

注意：

1. 在调用malloc之后，一定要判断一下，是否申请成功。
2. 如果多次malloc申请的内存，第1次和第二次申请的内存不一定是连续的。

##### 2、free 函数（释放内存函数）

头文件：stdilb.h

函数定义：void free(void *ptr)

函数说明：free函数释放ptr指向的内存，空间使用权限的回收，不一定会清空数据。

注意：ptr指向的内存比须是malloc  calloc  rellloc动态申请的内存
</div>

###### 案例1：从堆区申请 一个int空间

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

//那我们就要对堆区空间初始化（清零）
	memset(addr, 0, sizeof(int));

//现在我们再去打印
	printf("*addr = %d\n", *addr);
	//得到0

//先在我们可以对addr空间 进行 读写 操作
	*addr = 1000;
	printf("*addr = %d", *addr);

//用完空间后记得释放
	free(addr);

return 0;
}
```

###### 案例2：从堆区申请一个数组 数组的大小（动态数组）

1. 从键盘获取 用户要申请的数组大小
2. 根据大小 从堆区申请空间
3. 对空间的读写操作
4. 释放该空间

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
	int n = 0, i = 0;
	int* arr = NULL;
	//1、获取空间大小
	printf("请输入元素的个数：");
	scanf("%d", &n);

//2、根据大小从堆区申请空间
	arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));
	if (arr == NULL)
	{
		//perror 错误输出
		perror("malloc");
		return 0;
	}
	memset(arr, 0, n * sizeof(int));

//对arr的读写操作
	printf("请输入%d个int数据\n", n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + i);
	}

//遍历数组
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}

//释放空间
	free(arr);
}
```

##### 3. calloc函数

头文件：stdlib.h

函数原型：void * calloc(size_t  nmemb, siaet  size);

功能：在内存的堆区中，申请 nmemb 块，每块的大小为size个字节的连续区域（总大小=nmemb*size）

参数：size_t 实际是无符号整型，它是在头文件中，用typdef 定义出来的

返回值：

* 申请成功：返回申请的内存的首地址
* 申请失败：返回NULL

特点：申请的空间自动清零，不需要使用memset

例如 :

```C
char *p=(char*)calloc(3,100);
```

###### malloc于calloc的区别

malloc和calloc函数都是用来申请内存的

区别：

1. 函数名字不一样
2. 参数个数不一样
3. malloc申请的内存，内存中存放的内容是随机的，不确定的。而calloc函数申请的内存中内容为0

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
	int n = 0, i = 0;
	int* arr = NULL;
	//1、获取空间大小
	printf("请输入元素的个数：");
	scanf("%d", &n);

//2、根据大小从堆区申请空间
	arr = (int*)calloc(n, sizeof(int));//自动清零，不需要使用memset
	if (arr == NULL)
	{
		//perror 错误输出
		perror("malloc");
		return 0;
	}

//对arr的读写操作
	printf("请输入%d个int数据\n", n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + i);
	}

//遍历数组
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", *(arr + i));
	}

//释放空间
	free(arr);
}
```

##### 4、realloc动态追加或减少空间

头文件：stdlib.h

函数原型：void* realloc(void *s, unsigned int new_size)

参数：

* s：原先开辟内存的首地址
* newsize：新申请的空间的大小

返回值：

* 新申请的内存的首地址

案例：

```C
char* p;
p = (char*)malloc(100);
//在100个字节后面追加50个字节
p = (char*)realloc(p, 150);
```

案例：

```C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
	int n = 0, i = 0;
	int* arr = NULL;
	int new_n;
	//1、获取空间大小
	printf("请输入元素的个数：");
	scanf("%d", &n);

//2、根据大小从堆区申请空间
	arr = (int*)calloc(n, sizeof(int));//自动清零，不需要使用memset
	if (arr == NULL)
	{
		//perror 错误输出
		perror("malloc");
		return 0;
	}

//对arr的读写操作
	printf("请输入%d个int数据\n", n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + i);
	}

printf("请输入新增的%d个int数据\n", new_n);
	for (i = 0; i < new_n; i++)
	{
		scanf("%d", arr + n + i);
	}

//遍历
	for (i = 0; i < (n + new_n); i++)
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
	printf("\n");

//释放空间
	free(arr);
}
```

注意：一定要保留realloc的返回值
</div>

![运行结果](https://blog.fivk.cn/usr/uploads/2021/02/4105497199.png)

# 内存泄漏

内存泄漏概念：

申请的内存，首地址丢了，找不到了，再也没法使用了，也没法释放了。这块内存就被泄漏了。

# 使用堆区空间的注意事项

##### 防止空间多次释放

```C
int* p = (int*)calloc(1, sizeof(int));
if (p != NUll)
{
	free(p);
	p = NULL;
}
```

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