目录
1. C/C++的内存开辟
2. 为什么存在动态内存分配
3. 动态内存函数介绍
3.1 malloc 和 free
3.2 calloc()
3.3 realloc()
4. 常见的动态内存错误
4.1 对NULL指针的解引用操作
4.2 对动态开辟的空间越界访问
4.3 对非动态内存开辟的空间进行free（）释放
4.4 使用free()释放动态开辟内存的一部分
4.5 对同一块动态内存多次释放
5. 柔性数组
5.1 柔性数组简介
5.2 柔性数组的特点
5.3 柔性数组的基本使用
5.4 柔性数组的优势
前面因为各种事情和成阳性摆烂了一段时间，在此向未来的自己和各位支持我的朋友们道个歉。后续的更新和学习将不会再出现半个月的断更现象。在此也惊醒自己这堕落的半个月时间。下面跟随博主一起来学习新的内容—动态内存管理，提前引入知识：动态内存分配的空间是在堆区上存储的
1. C/C++的内存开辟
C/C++程序内存分配的几个区域：
1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）:存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
图解：
有了这幅图就可以更好的了解我们前面在初始C语言中被static修饰的变量例子：
实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序结束才销毁
所以生命周期变长
2. 为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式是在栈区开辟的：
上述开辟空间的方式有两个特点：
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。
但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。
这时候就只能试试动态存开辟了。
3. 动态内存函数介绍
3.1 malloc 和 free
malloc()函数原型
malloc()函数介绍
- 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。
- 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
- 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。
free()函数原型
free()函数介绍
- free函数用来释放动态开辟的内存。
- 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。
- 如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。
malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。
malloc和free的基本使用#include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main() { int i = 0; int* ptr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));//创建5个整形动态空间 if (ptr != NULL) { for (i = 0; i < 5; i++) { *(ptr + i) = i; } for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", *(ptr + i)); } free(ptr);//释放空间 } return 0; }
3.2 calloc()
calloc() 函数原型
calloc() 函数介绍
- 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
calloc() 函数的基本使用
int main() { int i = 0; int* p = (int*)calloc(5, sizeof(int));//开辟空间 if (p != NULL) { for (i = 0; i < 5; i++) { *(p + i) = i; } free(p);//释放空间 } return 0; }如何我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务
3.3 realloc()
有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时候内存，我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。
realloc() 函数原型
realloc() 函数介绍
- 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。
- 这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到 新 的空间。
- realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
情况1
当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。
情况2
当是情况2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
realloc() 函数的基本使用
int main() { int i = 0; int* p1 = (int*)malloc(5 * sizeof(int));//开辟空间 if (p1 != NULL) { for (i = 0; i < 5; i++) { *(p1 + i) = i; } } int* p2 = (int*)realloc(p1, 40);//调整空间 if (p2 != NULL) { p1 = p2; for (i = 5; i < 10; i++) { *(p1 + i) = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", *(p1 + i)); } free(p1);//释放空间 } return 0; }
4. 常见的动态内存错误
4.1 对NULL指针的解引用操作
int main()
{
int* p = (int*)malloc(sizeof(int) / 4);
*p = 20;
free(p);
return 0;
}4.2 对动态开辟的空间越界访问
int main()
{
int i = 0;
int* ptr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
if (ptr != NULL)
{
for (i = 0; i <= 5; i++)
{
*(ptr + i) = i;//越界访问
}
free(ptr);
}
return 0;
}4.3 对非动态内存开辟的空间进行free（）释放
void test()
{
int a = 10;
int* p = &a;
free(p);
}4.4 使用free()释放动态开辟内存的一部分
void test()
{
int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
p++;
free(p);//此时p指向的不是动态开辟的起始位置
}4.5 对同一块动态内存多次释放
void test()
{
int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
free(p);
free(p);//多次释放
}5. 柔性数组
5.1 柔性数组简介
柔性数组：C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。
struct S { int a; int arr[0]; }; //其他编译器 struct S { int a; int arr[]; };
5.2 柔性数组的特点
- 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
- sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
- 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小
struct S { int a; int arr[0]; }; int main() { struct S s1; printf("%d", sizeof(struct S));//输出结果为 4 return 0; }
5.3 柔性数组的基本使用
struct S { int n; int arr[]; }; int main() { int i = 0; struct S* ptr = (struct S*)malloc(4 + 20);//4为n的空间，20为柔性数组arr的空间 if (ptr != NULL) { ptr->n = 10; for (i = 0; i < 5; i++) { ptr->arr[i] = i; } for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", ptr->arr[i]); } } struct S* p = (struct S*)realloc(ptr, 44);//再次调整柔性数组空间 if (p != NULL) { ptr = p; ptr->n = 10; for (i = 5; i < 10; i++) { ptr->arr[i] = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", ptr->arr[i]); } free(ptr);//释放空间 } }
5.4 柔性数组的优势
第一个好处是：方便内存释放
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度.
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）
