本文主要是介绍C语言黑魔法第三弹——动态内存管理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
本文由于排版问题，可能稍显枯燥，但里面知识点非常详细，建议耐心阅读，帮助你更好的理解动态内存管理这一C语言大杀器
进阶C语言中有三个知识点尤为重要：指针、结构体、动态内存管理，这三个知识点决定了我们之后学习数据结构是否顺利，在之前，我们已经讲过指针和结构体这两大内容，今天，我们就来讲解C语言黑魔法最后一弹——动态内存管理。
首先，我们先来看一下动态开辟的空间在内存中的分布，感受一下其中的魅力：
目录
一、为什么存在动态内存分配
二、动态内存函数的介绍
1、malloc
分配内存空间
具体用法如下：
编辑
注意事项
2、free
free函数的功能
free函数的注意事项
3、calloc
分配内存空间
具体用法
编辑
注意事项
4、realloc
重新分配空间
具体用法：
编辑
注意事项：
三、常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用操作
3.2 对动态开辟空间的越界访问
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
一、为什么存在动态内存分配
int arr[20]={0};比如上面这个数组，我们申请了80个字节的空间，能够存放20个整型数组，但是在实际应用中，我们可能需要更多的空间，或者是只需要40个字节的空间，这样的话就会造成空间浪费，鉴于上面这些问题，所以就有了动态内存分配，动态内存分配可以让空间得到更大的利用。
二、动态内存函数的介绍
动态内存函数主要是malloc、free、calloc、realloc函数的使用，下面我们就针对这几个函数展开详细讲解：
1、malloc
malloc函数的原型如下：
void* malloc(size_t size);分配内存空间
malloc函数的作用是开辟一个size字节大小的空间，并返回一个无类型的指针。
malloc函数如果开辟空间成功，返回的指针指向的内存块是未初始化的；
但malloc也有开辟失败的可能，所以在用malloc函数开辟空间时，一定要检查是否开辟成功，避免出错。
具体用法如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int n = 5;//开辟n个int类型的空间int* ps = (int*)malloc(n*sizeof(int));//判断是否开辟成功if (ps == NULL){printf("空间开辟失败\n");return 1;}//对开辟的动态空间进行操作for (int i = 0; i < n; i++){ps[i] = i * 2;}//打印结果for (int i = 0; i < n; i++){printf("%d ", ps[i]);}//释放开辟的空间free(ps);ps = NULL;return 0;
}
注意事项
- 使用
malloc函数分配内存后，一定要在不再需要这块内存空间时使用free函数释放内存，防止内存泄漏。- 在使用
malloc分配内存时，要确保分配的内存空间足够存储所需数据，避免发生缓冲区溢出。malloc函数返回的指针类型是void*，需要进行类型转换为实际需要的指针类型。- 在分配内存时，要考虑到内存对齐的问题，避免因内存对齐导致的性能损失。
- malloc函数开辟的空间时一个完整的空间，而不是碎片化的
2、free
free函数的原型如下：
void free(void* ptr);
ptr：指向要释放的内存空间的指针。
free函数的功能
free函数就是用来释放我们所开辟的空间的，在上面也有应用，需要强调的是：free函数释放的空间必须是我们动态开辟出来的空间，而不是其他空间
free函数的注意事项
- 仅能释放通过
malloc、calloc或realloc函数分配的动态内存空间，不能释放静态内存或栈上的内存。- 释放内存空间后，应该将指针设置为
NULL，以避免出现野指针的情况。- 释放已经释放过的内存空间会导致未定义的行为，因此应该避免重复释放同一块内存空间。
- 在释放内存空间后，尽量避免继续使用指向已释放内存空间的指针，以防止出现悬空指针的情况。
3、calloc
calloc函数的原型如下：
void* calloc(size_t num, size_t size);分配内存空间
calloc函数的用法与malloc函数的用法几乎完全一致，唯一区别就是传参的不同，malloc函数的参数是开辟空间的字节个数，而calloc函数传的参数是分配的元素个数，和每个元素的大小（即每个元素所占的字节数)
具体用法
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int n = 5;//开辟n个int类型的空间int* ps = (int*)calloc(n,sizeof(int));//判断是否开辟成功if (ps == NULL){printf("空间开辟失败\n");return 1;}//对开辟的动态空间进行操作for (int i = 0; i < n; i++){ps[i] = i * 2;}//打印结果for (int i = 0; i < n; i++){printf("%d ", ps[i]);}//释放开辟的空间free(ps);ps = NULL;return 0;
}
注意事项
calloc函数在分配内存时会将内存空间初始化为0，这有助于避免未初始化内存带来的问题。- 使用
calloc函数分配的内存空间同样需要在不再需要时使用free函数释放，以避免内存泄漏。- 类似于
malloc函数，calloc函数返回的指针类型是void*，需要进行类型转换为实际需要的指针类型。- 在使用
calloc函数分配内存时，同样需要考虑内存对齐的问题，确保内存分配的有效性和性能。
4、realloc
当我们在C语言中需要重新分配已经分配的内存空间时，通常会使用realloc函数。realloc函数的原型如下：
void* realloc(void* ptr, size_t size);重新分配空间
realloc函数用于重新分配已经分配的内存空间的大小，可以扩大或缩小已分配内存的大小。参数ptr是指向已分配内存空间起始地址的指针，size是重新分配后的内存空间大小（单位是字节）。realloc函数返回一个指向重新分配后内存空间起始地址的指针。
具体用法：
下面是一个realloc函数重新分配空间的案例：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int n = 5;//分配n个int类型的空间int* ps = (int*)malloc(n * sizeof(int));//判断是否开辟成功if (ps == NULL){printf("开辟空间失败\n");return 1;}//用realloc函数进行扩容ps = (int*)realloc(ps, 10 * sizeof(int));//判断是否扩容成功if (ps == NULL){printf("扩容失败\n");return 1;}free(ps);ps = NULL;return 0;
}
注意事项：
realloc函数可以用于扩大或缩小已分配内存空间的大小，但不能保证原始数据的完整性。如果扩大内存空间，新分配的内存空间中的数据是未定义的；如果缩小内存空间，可能会丢失部分数据。- 使用
realloc函数重新分配内存空间时，建议将返回的指针赋值给原指针变量，以防止内存泄漏。- 如果
realloc函数无法在原地重新分配内存空间，将会在另一块内存空间中重新分配，并将原数据复制到新内存空间中。因此，重新分配可能会比较耗时。- 类似于
malloc和calloc函数，使用realloc函数分配的内存空间同样需要在不再需要时使用free函数释放，以避免内存泄漏。
三、常见的动态内存错误
3.1 对NULL指针的解引用操作
void test()
{int* p = (int*)malloc(INT_MAX / 4);*p = 20;//如果p的值为NULL,就会出现问题free(p);
}解决方案：
3.2 对动态开辟空间的越界访问
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int* p = (int*)malloc(40);if (p == NULL){printf("开辟失败\n");return 1;}int i = 0;for (i = 0; i <= 10; i++){printf("%d ", p[i]);}free(p);p = NULL;return 0;
}运行上述代码后，你会发现是有问题的
解决方法：
3.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test()
{int a = 10;int* p = &a;free(p);
}显然，这样写是错误的，我们在上文中也强调过free函数释放的空间必须是动态内存函数开辟出来的
上面这些问题都是没有学习好动态内存函数的一些细节而造成出错，当然，这并不是全部错误，一个程序员想要写BUG是拦不住的，你要做的，是把我上面那些内容进行仔细的学习和研究，可能文笔并不好，但动态内存管理所包含的知识点基本都有，如果有不理解的，欢迎私信或者在评论区中指出，我会尽我所能帮你解决
感谢观看！！！创作不易，还请点一个小小的赞！！！
这篇关于C语言黑魔法第三弹——动态内存管理的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
