C语言之动态内存分配讲解（2）

动态内存函数的介绍
在开始本章节之前，我们来复习一下动态内存分配（1）中所讲到的知识，看下面目录一和目录二

为什么存在动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟方式有

int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {
    
    0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述的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。

malloc

C语言提供了一个动态内存开辟的函数
void* malloc (size_t size);
返回类型为void*，其类型由程序员自行进行强制类型转换
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

C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (void* ptr);

这里我把malloc函数和free函数的链接发给给大家，有兴趣可以去具体了解一下，在动态内存分配（1）中我们已经具体讲解过了
malloc函数
free函数
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
举个例子

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
 //代码1
 int num = 0;
 scanf("%d", &num);
 int arr[num] = {
    
    0};
 //代码2
 int* ptr = NULL;
 ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
 if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
 {
    
    
 int i = 0;
 for(i=0; i<num; i++)
 {
    
    
 *(ptr+i) = 0；
 }
 }
 free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
 ptr = NULL;//是否有必要？
 return 0;
}

这里重点看一下这两行代码

free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
 ptr = NULL;//是否有必要？

free是将malloc开辟的那块空间给释放掉，那么什么我们还要将指针ptr置为NULL呢？
这是因为malloc申请，free释放，我们暂时把p给释放了，但是p如果记得这个地址，那么p有朝一日能够找到这个内存区域，但是这个内存区域已经还给操作系统了，已经不属于我们了，这个时候我们把p拿起来去访问就成为了野指针，为了防止p成为空指针了，我们把它置为空，把他赋值为NULL，就好像是一条野狗，我们可以拿一根绳子把它拴在树上，把他控制住

calloc

上述的为什么存在动态内存分配，malloc函数和free函数是对我们上篇博客的复习，现在我们正式进入今天的正题
这里先把calloc函数的模型给大家
calloc函数
C语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下

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。
举个例子

给大家解释下一这个函数
首先这个函数有两个参数，num代表的意思是要开辟几个元素，size代表的意思是每个元素的大小，也就是说比如我的malloc要开辟40个字节的时候就可以换成我们的calloc（开辟10个元素，每个元素字节大小为4的空间，总共10个元素），这就是我们的calloc，他的返回类型为void*，也就是说返回是开辟好的那块空间的起始地址
现在我们来尝试用calloc函数写一下代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    
    
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (NULL != p)
	{
    
    
		//使用空间
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

我们将malloc函数换成calloc函数来写，只要是动态内存开辟空间，就要考虑是否可能会开辟失败，所以我们要判断一下是否为空（NULL）这里的我们还是重点关注一下最后两行代码

	free(p);
	p = NULL;

calloc先向内存申请一块空间，free释放，我们暂时把p给释放了，但是p如果记得这个地址，那么p有朝一日能够找到这个内存区域，但是这个内存区域已经还给操作系统了，已经不属于我们了，这个时候我们把p拿起来去访问就成为了野指针，为了防止p成为空指针了，我们把它置为空，把他赋值为NULL，就好像是一条野狗，我们可以拿一根绳子把它拴在树上，把他控制住，道理和malloc最后两行代码的思路是一样的

calloc函数的动态内存的开辟和释放过程见上图
所以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

realloc

realloc函数

realoc函数的第一个参数是原来的p指针，现在我要把p指向的这40个空间调整一下，realloc这个函数的第二个参数的意思是新的大小，我希望再追加40个字节，总的新的字节大小就为80
realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
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。
函数原型如下：

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。
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：原有空间之后有足够大的空间
情况2：原有空间之后没有足够大的空间
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,通俗来讲解释在堆空间上面另外找一个连续空间来使用，返回的时候就返回这个连续空间的新的地址，那么原来的旧的空间不用你自己释放realloc函数已经自动帮你释放掉了
由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些
举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int* ptr = (int*)malloc(100);
	if (ptr != NULL)
	{
    
    
		//业务处理
	}
	else
	{
    
    
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//扩展容量
	//代码1
	ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)

	//代码2
	int* p = NULL;
	p = realloc(ptr, 1000);
	if (p != NULL)
	{
    
    
		ptr = p;
	}
	//业务处理
	free(ptr);
	return 0;
}

我们分析上述两种情况，现在我们来看代码
realloc函数在申请空间的时候是有可能申请失败的，如果realloc函数的第二参数数字给的太大，那我可能就没有办法帮你扩容，这个函数就可能会返回NULL（空指针），这时候申请失败那么就会把空指放到pL里面去，这种写法是有问题的，本来我的p指针还是指向40个字节的，这个时候你传过来一个NULL（空指针）让我的p不再指向任何一块空间，也就是说我的p失忆了
这时候我们来个if判断语句，如果p为不为空指针，说明我扩容成功了，把他赋给ptr
最后再加上free函数释放空间
本章终！