动态内存管理笔记

为什么存在动态内存管理？

空间在不同的需求下，可能需要不断调整，导致代码的可扩展性下降。
有可能因为空间划分不合理，可能会导致空间浪费的问题。
一般在栈上，能一次有效分配的空间是有限的。

基于以上原因，故需要动态内存管理，动态内存管理带来的好处有：

让我们在程序运行期间，来决定开辟空间的大小。申请多少就给多少。
有效使用空间。不会造成空间上的浪费问题。
可申请的空间更多。堆空间>栈空间。

动态内存管理是在堆区申请空间，申请的空间是连续的。
在栈上，栈：自动申请，自动释放。用户不需要进行动态内存管理。
堆空间：需要自己申请空间，自己释放：free。

malloc函数

原型：void * malloc(size_t size);

malloc函数向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这个空间的指针。

如果开辟成功，返回一个指向这个地址的指针
如果开辟失败，返回一个NULL指针，所以返回值一定要做检查
返回值的类型为void*，可以按照我们的需求进行强转

free函数：专门用来做动态内存的释放和回收的。

原型：void free(void *ptr)

如果ptr不是动态内存开辟的，那么free函数这样的操作是没有定义的
如果ptr是NULL指针，函数就不会起作用

如果申请的空间未被free（忘了free）：会造成内存泄漏。
内存泄漏会导致系统内存减小。如果程序退出了，内存泄漏的问题就自动恢复，内存归还给系统。

大部分时间都在运行的程序特别要注意内存泄漏的问题。

一个指针指向一段没有使用权限的空间，这样的指针叫做野指针（悬垂指针）。

int main()
{
	int num = 5;
	int *ptr = NULL;
	ptr = (int *)malloc(sizeof(int)*num);
	if (NULL == ptr)
	{
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("%p\n", ptr);
	free(ptr);
	printf("%p\n", ptr);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
在free之后，ptr依然指向该地址，但是该指针没有权限对该地址进行操作。

calloc函数

void *calloc(size_t num,size_t size);

将num个大小为size的元素开辟一段空间，并将该空间每个节字初始化为0

与malloc函数相比：

malloc申请的空间，不会初始化。（可能快一些，因为少做了一些工作）
calloc申请的空间，会初始化。（按字节，初始化为0）

在申请空间的时候，一般所申请的实际大小是大于需要的内存空间大小的：
比如需要8个字节的空间，实际是大于8的。
为什么呢？

多出来的空间，不是给用户使用的，是给系统进行管理的。
将空间释放后，free不会对ptr置为空。释放的只是一个地址。但释放之后，不能使用，再使用会报错。释放的是指针和地址的对应关系。

动态内存管理的时候，要做到整体申请，整体释放。不要对指针指向进行更改。

realloc函数

void *realloc(void *ptr,size_t size)

ptr是将要调整的内存地址
size是调整的大小
返回值为调整之后的起始地址

如何调整？
realloc函数调整存在两种情况：

扩展：

直接扩展：原空间足够大，可直接进行扩展，返回值一样
重新开辟：（原空间不足），重新开辟空间，返回新地址

int main()
{
	int num = 5;
	int *ptr = NULL;
	ptr = (int *)malloc(sizeof(int)*num);
	if (NULL == ptr)
	{
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("%p\n", ptr);
	int *ret = realloc(ptr, 10000);
	if (NULL != ret)
	{
		ptr = (int *)ret;
	}
	printf("%p\n", ptr);
	free(ptr);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

2.收缩：直接进行收缩即可。

在使用realloc函数的时候，不能这样使用：直接讲重新申请的空间赋给旧的指针。
这样做会导致，如果开辟失败，返回会是NULL，原空间就会被置为NULL，这段空间就再也找不到了。指针也找不到了。堆空间就会丢失，导致内存泄漏。可用判定，来决定是否这样做。就如上述代码。

realloc函数执行之后，使用的是新申请的空间，包括free也是。而不再使用旧的空间，free也不释放旧的空间。

一个比较有意思的题：

char *GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void test()
{
	char *str = NULL;
	str = GetMemory();
	printf(str);
}

GetMemory函数返回p的起始地址，调完的时候，就释放了。但是，p数组的地址，其数据仍然是存在的。
这就和计算机存储文件是一样的，文件删除，删除了这一块的使用权限，文件无效，但其数据仍然是存在的，数据恢复就是基于这样的性质进行的恢复的。
最后调用printf函数的时候，形成了新的栈帧结构，就会覆盖这个数据。故而这个代码输出的就是乱码。

在动态内存管理这块，要多注意：

申请的空间必须进行校验。（是否开辟成功）
使用完毕，一定要进行释放。（否则会造成内存泄漏）
不要越界访问。
free释放的一定是动态内存开辟的空间，栈上的不可以。
不能将起始位置进行更改，也不能进行局部释放。
不要多次进行释放（第一次释放完之后，指针就对该空间无操作权限了，再释放就会出错）。

动态内存管理笔记

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