1. 为什么存在动态内存分配
目前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。
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。
2. 什么是动态内存分配
所谓动态内存分配，就是指在程序执行的过程中动态地分配或者回收存储空间的分配内存的方法。 动态内存分配不像数组等静态内存分配方法那样需要预先分配存储空间，而是由系统根据程序的需要即时分配，且分配的大小就是程序要求的大小。能试试动态存开辟了。
3. 动态内存函数的介绍
3.1 malloc和free
C语言提供了一个动态内存开辟的函数：
void* malloc (size_t size);//单位是字节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。
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。
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。空间就没有访问权限
1.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。
2.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> #include <errrno.h>
#include <stdlib.h> #include <stdlib.h>
int main() #include <stdio.h>
{ int main(){
//代码1 int arr[10]={0};
int num = 0; //动态内存开辟
scanf("%d", &num); int*p=(int*)malloc(40);
if(*p==NULL){
printf("%s\n",strerror(errno));
int* ptr = NULL; return 1;
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<10;i++){
int i = 0; *(p+i)=i;
for(i=0; i<num; i++) }
{ for (i=0;i<10;i++){
*(ptr+i) = 0； printf("%d ",*(p+i));
} }
} return 0;
for(int i=0; i<num;i++){ //没有free，并不说明内存空间
printf("%d ",*(ptr+i);
} //不回收了，当程序退出时，
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 } //系统自动回收内存空间。
ptr = NULL;//是否有必要？有 //free (p);
return 0; //p=NULL;
}
运行结果： 运行结果： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8
0 0 0 0 0 0 0 0 3.2 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。
举个例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if(NULL != p)
{
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d ", *(p+i));
}
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
} 运行结果：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
所以如果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
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);1.ptr 是要调整的内存地址 size 调整之后新大小
2.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。
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：
4. 常见的动态内存错误
4.1 对NULL指针的解引用操作
void test(){
int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
*p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题,不能对空指针解引用
free(p);
}4.2 对动态开辟空间的越界访问
void test(){
int i = 0;
int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
if(NULL == p)
{
exit(EXIT_FAILURE);
}
for(i=0; i<=10; i++)
{
*(p+i) = i;//当i是10的时候越界访问
}
free(p);
p=NULL;
}4.3 对非动态开辟内存使用free释放
void test(){
int a = 10;
int *p = &a;
free(p);//ok? no
}4.4 使用free释放一块动态开辟内存的一部分
void test(){
int *p = (int *)malloc(100);
p++;
free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}4.5 对同一块动态内存多次释放
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
free(p);
free(p);//重复释放
}4.6 动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）
void test()
{
int *p = (int *)malloc(100);
if(NULL != p)
{
*p = 20;
}
}
int main()
{
test();
while(1);
}忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
切记：
动态开辟的空间一定要释放，并且正确释放 。
5. 几个经典的笔试题
5.1 题目 1
void GetMemory(char *p)
{
p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
}在GetMemory函数中，尝试分配内存并将其传递给指针p，但是在函数结束后，指针p的作用域会结束，它本质上是一个局部变量。这意味着在Test函数中，str指针仍然是NULL，并且在尝试复制字符串到str时会导致错误。
代码改正:
void GetMemory(char **p) char* GetMemory(char*p){
{ p = (char *)malloc(100);
*p = (char *)malloc(100); return p;}
} void Test(void)
void Test(void) {
{ char *str = NULL;
char *str = NULL; str=GetMemory(str);
GetMemory(&str); strcpy(str, "hello world");
strcpy(str, "str"); printf(str);
free(str); free(str);
str=NULL; str=NULL;
} }5.2 题目2
char *GetMemory(void){
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}str实际为野指针，p是一个局部数组变量，在函数结束后，它的作用域将结束，指向它的指针将指向无效的内存。
因此，在函数Test中，当你尝试使用str = GetMemory()将返回的指针赋值给str时，str将指向无效的内存，这可能导致未定义的行为。
不能返回栈空间临时变量的地址
5.3题目3
void GetMemory(char **p, int num)
{
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);//free(str);str=NULL;
}没有释放内存
5.4题目4
void Test(void){
char *str = (char *) malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
if(str != NULL)
{
strcpy(str, "world");
printf(str);
}
}因为在调用free函数之后，你不能再访问已释放的内存，没有访问权限，这将导致未定义的行为。
知识补充：
函数的局部变量在函数结束后，会发生什么变化？
函数的局部变量在函数执行结束后会被销毁。当函数执行结束时，函数的栈帧会被弹出，其中包含了局部变量的内存空间。这意味着局部变量的内存将被释放，并且在函数外部无法再访问这些变量。
当函数被调用时，会为局部变量分配内存空间，并在执行过程中使用这些变量。但一旦函数执行完成，这些变量的内存空间就会被释放，变量的值也将不再存在。因此，如果在函数外部尝试访问函数内的局部变量，将会导致错误或未定义的行为。
需要注意的是，如果在函数内部使用了动态分配的内存（例如使用malloc或calloc进行内存分配），函数结束时并不会自动释放这些内存。在这种情况下，需要手动调用相应的内存释放函数（例如free或delete）来释放内存，以避免内存泄漏的问题。
6. C/C++程序的内存开辟
C/C++程序内存分配的几个区域：
-
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。
-
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。
-
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。
-
代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
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。
7. 柔性数组
C99 中，结构体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。
例如：
typedef struct st_type{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;有些编译器会报错无法编译可以改成：
typedef struct st_type{
int i;
int a[];//柔性数组成员
}type_a;7.1 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。
例如：
typedef struct st_type{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
struct S{
int i;
int arr[];
}
int main(){
struct S*ps=(struct*S)malloc(sizeof(struct S)+5*sizeof(int));
if(ps==NULL){
perror("malloc");
return 1;}
ps->n=100;for(int i=0;i<5;i++){
ps->arr[i]=i;
}
//调整空间
struct S*ptr=(struct*S)realloc(ps,sizeof(struct S)+10*sizeof(int));
if(str!=NULL){
ps=str;
}
......
free(ps);
ps=NULL;
return 0;
}7.2 柔性数组的使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct st_type
{
int i;
int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main(){
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理
if(NULL!=p){
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{
p->a[i] = i;
}
}
//free(p);
for(i=0; i<100; i++)
{
printf("%d ",p->a[i]);
}
free(p);
p=NULL;
return 0;
}这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间.
