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首先先看内存的划分：
我们已经掌握的内存开辟方式有：
int main()
{
//已经掌握的内存开辟方式:
int a = 10; //在栈空间上开辟四个字节
char c = 'w';
char arr[200] = { 0 };//在栈空间上开辟200个字节的连续空间
int arr2[5] = { 0 };
return 0;
}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内存开辟了。
C语言提供了一个动态内存开辟的函数：
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起始地址的指针。其中size表示开辟多少个字节。需要头文件<stdlib.h>。
① 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间起始地址的指针。
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，需要头文件<stdlib.h>
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。
int main()
{
//动态内存开辟
int* p = (int*)malloc(100);
if (p == NULL)//判断的步骤很重要
//如果返回值是一个空指针说明开辟空间失败了
{
perror("malloc"); //如果开辟空间的字节数大于int的最大值 则会显示: malloc: Not enough space
}
else
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 25; i++)
{
*(p + i) = i;
}
for (i = 0;i < 25; i++)
{
printf("%d ", *(p + i) = i);
}
//回收 - 释放 内存
free(p);
p = NULL;
//释放空间后，p的地址是没变的，所以需要让他变成空指针,防止非法访问
}
return 0;
}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。
如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间起始地址的指针，如果开辟失败，则返回一个NULL指针，所以也需要对返回值做检查。
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。
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("calloc");
return 0;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", *(p + i)); //0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
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
② size 是调整之后新大小 (字节)
③ 返回值为调整之后的内存起始位置。
④ 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。
⑤ 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。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：原有空间之后没有足够大的空间。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。
int main()
{
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 0;
}
//使用malloc开辟的空间
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
//调整该空间的大小
int *ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));
if (ptr == NULL)
{
perror("realloc");
}
else
{
p = ptr; //让p指向该空间的起始地址
ptr == NULL;
}
//能否直接用p = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));
//不建议这样，当内存开辟失败时，p直接变成了空指针，原来的空间都找不到了
for (i = 10; i < 20; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
for (i = 0; i < 20; i++)
{
printf("%d ", p[i]);
}
//释放空间
free(p);
p = NULL;
return 0;
}int main()
{
int* p = (int*)malloc(100);
//如果此时内存开辟失败 则p为空指针*p则是对空指针的解引用操作
*p = 0;
return 0;
}int main()
{
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
return 0;
}
int i = 0;
//对动态开辟内存的越界访问
for (i = 0; i <= 10; i++)
{
p[i] = i;
}
for (i = 0; i <= 10; i++) //把开辟的10个int类型的空间访问完了以后，又向后访问了一个int类型的空间(越界访问)
{
printf("%d ", p[i]);
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}上述代码运行时会报错：
//对非动态内存开辟的释放
int main()
{
int a = 10;
int* p = &a;
free(p);// err
return 0;
}//释放动态开辟内存空间的一部分 -err
int main()
{
int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 0;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
*p = 1;
p++;
}
//此时p已经不再指向开辟空间的起始位置，而是指向开辟的第六个整型空间
free(p); //err
p == NULL;
return 0;
}//对同一块动态开辟的内存多次释放
int main()
{
int* p = (int*)malloc(100);
free(p);
//...
free(p);//重复释放 err
//但如果每一次free后，都把p置为空指针，则至少不会报错(free(NULL)什么都不会发生)
return 0;
}忘记释放不再使用的动态开辟的空间会造成内存泄漏
void test()
{
int* p = (int*)malloc(12);
if (p == NULL)
return;
if (1)
return;
//当p为空指针或if条件成立时，test函数就已经结束了，空间并没有得到释放
free(p);
}
int main()
{
test();
return 0;
}所以我们要求：malloc、calloc、realloc与free应该成对出现。(这样也并不能完全避免内存泄露，如上述代码)
//下述代码输出什么结果？
void GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
//问题2 : 缺乏free
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(str);
//问题1 : 当实参传给形参时,形参实际上是实参的一份临时拷贝，对p的赋值并不会影响str
strcpy(str, "hello world");
printf(str); //什么也不会打印
}
int main()
{
Test();
return 0;
}正确的写法：
//正确的代码1:
void GetMemory(char** p)
{
*p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
//正确的代码2:
char* GetMemory(char* p)
{
p = (char*)malloc(100);
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
free(str);
str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}//下面代码输出什么结果
char* GetMemory(void)
{
//经典问题 - 返回栈空间地址的问题
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
str = GetMemory();
//数组p是一个局部数组，进入该该函数时创建，出函数时，就销毁了
//此时用str记住地址是没有意义的，是一个野指针
printf(str);
}
int main()
{
Test();
return 0;
}void GetMemory(char** p, int num)
{
*p = (char*)malloc(num);
//代码唯一的问题是内存泄露的问题
//改正则需把str释放即可
}
void Test(void)
{
char* str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
//修改:
//free(str);
//str = NULL;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}//下面代码有什么问题，输出结果是多少？
void Test(void)
{
char* str = (char*)malloc(100);
strcpy(str, "hello");
free(str);
//free是把申请的空间还给操作系统，而不会把str置空
//str仍指向之前的地址
//释放后再使用，本身就是非法访问，程序可以正常执行也不能说明这是一个正确的代码
if (str != NULL)
{
strcpy(str, "wolrd");
printf(str); //world
}
}
int main()
{
Test();
return 0;
}C/C++程序内存分配的几个区域：
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
有了这些知识，我们就可以更好的理解在《C语言笔记》中的static关键字修饰局部变量的例子了：
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。
也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的。 C99 中，结构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;① 结构中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员。
② sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
③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。
//代码1
struct S
{
int num;
char arr[]; //该数组则为柔型数组
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S)); //4
//计算大小时，不用考虑柔型数组的大小
/*struct S s; //不能这样创建，因为这样创建，该结构的大小就是4 */
struct S* p = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 6);
//"柔型"体现在: 如果觉得arr空间小了，那么用realloc对该结构进行调整，arr的大小相应会发生变化
p->num = 100;
int i = 0;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
p->arr[i] = 'a' + i;
}
for (i = 0; i < 6; i++)
{
printf("%c\n", p->arr[i]); //a b c d e f
}
//如果觉得arr空间不够了，用realloc调整
struct S* ptr = (struct S*)realloc(p, 14);
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
}
//开辟成功，开始使用
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p->arr[i] = 'x';
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%c\n", p->arr[i]);
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}上述代码也可以设计为：
//代码2
struct S2
{
int num;
char* arr;
};
int main()
{
struct S2* ps = (struct S2*)malloc(sizeof(struct S2));
ps->num = 100;
ps->arr = (char*)malloc(6 * sizeof(char));
int i = 0;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
ps->arr[i] = 'a' + i;
}
for (i = 0; i < 6; i++)
{
printf("%c ", ps->arr[i]);
}
//增容
char* ptr = realloc(ps->arr, 10);
if (ptr != NULL)
{
ps->arr = ptr;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
ps->arr[i] = 'x';
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%c ", ps->arr[i]);
}
//回收时，先回收arr再回收ps
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
free(ps);
ps = NULL;
return 0;
}上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 代码1 的实现有两个好处：
第一个好处是：方便内存释放
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，我们在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。