C语言进阶第七篇【动态存储和柔性数组】（上）

前言：Hello! 我是@每天都要敲代码！今天带大家学习一下动态内存存储：malloc、free、calloc、realloc；这第一课内容很重要，特别是在数据结构中应用很广泛；我们一定要掌握！今天就让我们一步一个脚印，一块学习吧！

在这之前我们先补充一个知识点：

（1）栈区：局部变量，函数形参===》临时使用，不要开辟多大的空间！

（2）堆区：动态内存开辟(malloc free realloc calloc)！

（3）静态区（数据段）：全局变量，静态变量！

动态内存存储：malloc、free、realloc、calloc引用的头文件都是

❤️void* malloc (size_t size)；默认返回的是void*类型！

⭐️这个函数向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针。

          （1）如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。

          （2）如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查。

⭐️返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己来决定。

⭐️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。

（1） 空间开辟大小是固定的。

（2）数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

静态开辟的空间是在栈区上开辟的！ 出了这个函数就会被销毁！

对于动态开辟的空间，我们要注意以下几点：

（1）开辟空间是以字节为单位的，比如我们要开辟10个整形的大小，实际上就是开辟40个字节；

（2）malloc默认的返回值是void*指针；所以我们在使用时，根据类型来进行强制类型转化；比如这里就强制类型转化为整型指针int*；

（3）创建好以后，一定要进行判空处理；开辟成功就会返回一个指针；开辟失败就会返回一个空指针NULL，此时就需要退出程序；

（4）动态开辟成功后，我们就可以使用了！使用完以后要进行free释放；并手动置位空指针NULL；不然会造成内存泄漏。

动态开辟的空间是在堆区上开辟的；需要我们手动释放！

❤️void free (void* ptr)

⭐️free函数用来释放动态开辟的内存。

    （1）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；简而言之就是：free只能释放动态创建的地址！

    （2）如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

正确的使用方法就是释放动态开辟的空间；例如：

我们动态创建一个空间用指针p来接收；进行：判空、使用过后；就需要释放销毁，主要语法就是：free(p)；p = NULL

总结：malloc是开辟空间，free是开辟空间；所以malloc和free一般是成对存在！

❤️void *calloc( size_t num, size_t size )

⭐️函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。

⭐️与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。

（1）对于malloc开辟空间，我们的参数是一个：void* malloc (size_t size)；比如开辟10个整型的大小：int* p = (int*)malloc( 10 * sizeof(int) )；只有一个参数就是：10 * sizeof(int)！

（2）对于calloc开辟空间，我们的参数是一个：void *calloc( size_t num, size_t size )；比如开辟10个整型的大小：int* p = (int*)calloc( 10 , sizeof(int) )；有两个参数就是：10 和 sizeof(int)！

（1）对于malloc

（2）对于calloc

当我们用malloc或者calloc动态开辟空间后；怎样继续进行扩容呢？这就需要realloc！

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

⭐️ptr是要调整的内存地址；size 调整之后新大小；返回值为调整之后的内存起始位置。

⭐️realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

    （1）后面的空间足够，返回旧的地址。

    （2）后面的空间不够：1. 重新造内存创建一个新的内存空间；

                                          2. 把原来的内容拷贝下来；

                                          3. 把原来的空间释放掉；

                                          4. 把新空间的地址返回去；

  （3）最终的返回地址，不能用原来的指针进行接收；如果realloc有可能找不到合适的空间，调整大小；这是会返回NULL！

我们先使用calloc进行第一次的动态开辟空间；经过判空处理、使用；发现空间不够想要继续开辟新的空间；此时就需要realloc函数！

（1）void* realloc (void* ptr, size_t size)；第一个参数是旧地址，size是要再次开辟的空间大小，返回值同样是void*指针，需要我们强制类型转换！

（2）最重要的是，我们创建一个新的指针ptr去接收，不能用以前的旧指针p；因为有可能开辟失败，返回一个空指针，如果用旧的指针p接收就会使得p可能被置位空NULL！

（3）对新指针ptr进行判空处理，成功开辟，就把新的指针ptr在赋值给旧指针p；最终使用完在释放p：free(p)，p = NULL就可以了！

如果我们直接使用realloc函数，那么才开始起始地址为NULL；后面40就是开辟空间的大小！效果不就和malloc直接开辟40个字节的大小一样？所以这里的功能就类似于malloc，就是在堆区开辟40个字节！

我们开辟一个很大的空间是有可能开辟失败的！在开辟后并没有进行判空处理，直接使用，这就有可能因为开辟空间失败(返回空指针NULL)造成对空指针的解应用操作！

我们动态开辟空间是以字节为单位的，开辟的是40个字节，实际上就是10个整型；使用时用40个字节就会造成越界访问异常！

我们静态创建的数组，实际上就是在栈区上创建的；不需要free来释放，栈区间里的变量除了这个函数就会被销毁！只有malloc等动态创建，在堆区间上创建的，才需要free！

释放内存的一部分，什么意思呢？我们发现*p++说明指针一直往后走的 ；p指向的就不是起始地址，此时释放p就是释放p的一部分，并没有把p的地址完全释放掉！

这个问题一般会出现在写项目里，我们已经在函数里释放过了，结果出了函数又释放一次；这就造成了多次释放，也会使编译器出现问题！但是如果我们释放过后，立马进行置空处理(p = NULL)再二次释放就不会有问题！

这种错误就很严重了！我们总是申请不释放：就会造成内存泄漏，导致死机卡顿 ；比如一个常见的现象：我们的服务器一般是不关机的，一直在跑；如果我们在跑的东西一直在申请空间确没有释放，过段时间就会使服务器宕机；然后重启后就会好了！

补充：动态开辟的空间，2种回收方式：(1)主动free        （2）程序结束