本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

本章学习目录

第一部分：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：

空间开辟大小是固定的。
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

像在创建数组的时候，可能开辟过大很多空间使用不了，可能开辟过小，空间不够使用，不够灵活，我们需要可以在内存空间中自由使用，可以变大可以变小的方法，C语言给了我们这样的权限。

我们都知道在内存分为：在这里插入图片描述

第二部分：动态内存函数的介绍

1. malloc

函数原型：

void* malloc (size_t size);
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 注意: 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。 3.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。 4.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。

2. 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);

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。(free只可以释放动态开辟的空间) 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: 那么怎么使用呢？看下面代码:

在这里插入图片描述

可以看见上面定义分别在栈区和在堆区的变量，动态内存按照书写法前面写void*，但是会报一个警告，在一些编译器，还不可以运行，因为空类型指针，不可以解引用。在这里插入图片描述

这个函数是向内存申请了一整块内存，我们希望存放的是一块存放整形指针的数组，所以我们最好写int * 类型的，根据自己的需要来更改，函数默认是void传给int 会有警告，最好还在函数前面强制转换一下类型。 在这里插入图片描述如果我们开辟成功，应该是下面的图：p指向新开辟的地址如果没有开辟成功，那么p里面是空指针，下面是开辟失败的情况，我们申请开辟的地址大亿点点。

使用这些空间的时候:

//使用这些空间的时候
	if (p == NULL)  //如果是空指针 那么就是没有开辟成功 
	{
		perror("main"); //报错提示
		return 0;
	}

使用这块空间

int i = 0;
	for ( i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;  //0-10   
	}
	for ( i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d " ,p[i]); //p[i] -> *(p+i)   也可以数组 ，
						//因为开辟的是一块 连续的内存
	}

回收空间：申请的空间还给了操作系统。

//回收空间
	free(p);

但是p里面还是保存在以前申请的空间，会有一定非法访问内存风险，所以我们还要把p置成空指针。

p = NULL;

malloc整体使用代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	//开辟一个10个整形的空间   10* sizeof(int)
	int arr[10]; // 局部变量  在栈区
	int* p=	(int *)malloc(10 * sizeof(int));   //在堆区
	//使用这些空间的时候
	if (p == NULL)  //如果是空指针 那么就是没有开辟成功 
	{
		perror("main"); //报错提示
		return 0;
	}
	//使用
	int i = 0;
	for ( i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i;  //0-10
	}
	for ( i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d " ,p[i]); //p[i] -> *(p+i)  
	}

	//回收空间
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

以上这才是一个malloc 函数的使用，及步骤 （写代码中基本上是malloc 和free成对出现）。

3. calloc

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);
1.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 2.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

和malloc比较一下：可以看见参数不一样，calloc会初始化为0，而malloc不会在这里插入图片描述代码证明malloc不会初始化，calloc会初始化：

malloc 不会初始化：随机的一个地址 在这里插入图片描述 calloc会初始化：全部是0

4. realloc

1.realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。 2.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);

在这里插入图片描述

原理方法: 1.返回值为调整之后的内存起始位置 2.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 3.realloc在调整内存空间的是存在两种情况： (1)情况1：原有空间之后有足够大的空间 (2)情况2：原有空间之后没有足够大的空间

怎么理解上面的话呢？相信看完下面代码及解析就懂了。

我们来个代码看看以下使用场景：（1）首先我们申请40个int内存空间：在这里插入图片描述（2）我们发现我们还想要20个int内存空间，要使用realloc来开辟，这里开始解释上面的原理方法：