前言

这便文章是知识型🧣🧣🧣的文章，小编认为不仅要做到知识的分享还要给枯燥的知识内容🧩🧩🧩，加上一些有趣的东西
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flag:键盘敲烂，月薪过万。东方不败，唯我独尊

• 首先开始之前，欣赏一张图片
  
  当然不是这张了，是下面这张
  
• 心之所向,素履以往;生如逆旅,一苇以航。

动态内存开辟

首先学四个动态内存函数

是不是回到初中的感觉，或者高中，一入编程深似海，函数从此成堆来。

一对亲兄弟–malloc和free

大哥：malloc

void * malloc(size_t size);

当然不要忘记了熊孩子的父母——头文件

#include<stdlib.h>

• 大哥武艺展示
  

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    
	//动态开辟内存
	int* p=(int*)malloc(10*sizeof(int));//也可以写成数字但是不推荐
	if(p==NULL)
	{
    
		perror("main");
		return 0;
	}
	for(int i=0;i，10;i++)
	{
    
		//结果为随机值
		printf("%d\n",p[i]);//p[i]==*(p+i)
	}
	free(p);//回收空间
	p=NULL;//手动设置p为NULL
}

如果开辟的空间过大会开辟失败：mian(Not enough space)

四弟：free

• 为什么时四弟？，请继续阅读
• 四弟真身

void fre(void * ptr);

calloc二弟

void * calloc(size_t num,size_t size);

Allocates an array in mamory with elements initialized to 0
翻译的意思就是：会初始化内存中的数组为0

• 二弟秀时刻
  

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    
	int* p=(int* )calloc(10,sizeof(int));
	if(p==NULL)
	{
    
		perror("main");
		return 1;
	}
	for(int i=0;i<10;i++)
	{
    
		printf("%d",p[i]);	
	}
	free(p);
	p=NULL;
}

realloc小三【最强挂王】

void* reallic(void* ptr,size_t size);

ptr——要调整的内存大小
size—— 调整之后新大小
返回值是调整之后的内存的起始位置
在调整原内存空间的基础上，还会将原来内存中的数据 移动到新的空间

• 挂王简介：
  • 灵活管理动态内存
  • 可以对申请的内存大小进行动态的调整
• 可能的情况
  
• 跟大哥单挑–动态开辟功能

int main()
{
    
	//类似于malloc，直接在堆区开辟内存
	int *p=(int* )realloc(NULL,10*sizeof(int));
}

常见的动态内存(bug)错误

1 对NULL的接引用操作

void test()
{
    
	int*p=(int*)malloc(INT_MAX/4);
	*p=20;//如果开配失败，p是空指针，就会有问题
	free(p);
}

2 对动态内存开辟空间的越界访问

#include<stdlib.h>
int main()
{
    
	int *p=(int *)malloc(10*sizeof(int));
	if(p==NULL)
		return 1;
	for(int i=0;i<20;i++)
	{
    
		p[i]=i;//i>9之后是越界的
	}
	free(p);
	p=NULL;
	return 0;
}

3 使用free释放非动态内存开辟的空间

#include<stdlib.h>
int main() {
    
	int arr[10]={
    0};//栈区
	int * p=arr;
	free(p);//使用free释放非动态内存开辟的空间
	p=NULL;
	return 0;
}

4 使用free释放动态内存的一部分

void test()
{
    
	int* p=(int *)malloc(100);
	p++;
	free(p);//p不在指向动态内存的起始位置
	
	int *p=(int *)malloc(10* sizeof(int));
	if(p=NULL)
		return 1;
	for(int i=0:i<2;i++)
	{
    
		*p++=i;
	}
	free(p);
	p=NULL;
	return 0;
}

5 对同一块动态开辟的空间，多次释放

int main()
{
    
	int*p=(int*)malloc(10);
	free(p);
	free(p);
	return 0;
}

• 解决方法一：将第二次的释放删去
  但是有时候代码太长，很复杂，不想搞了
  
• 解决方法二：p置0

int main()
{
    
	int*p=(int*)malloc(10);
	free(p);
	p=NULL;
	free(p);//在第一次释放p之后，使p指向NULL；即使再次释放，free（NULL）不做任何操作
	return 0;
}

6 动态开辟的空间忘记释放——内存泄漏

void test()
{
    
	//p是在栈区
	//malloc()在堆区开辟
	int *p=(int*)malloc(100);
	if(p!=NULL)
	{
    
		*p=20;
	}
	//未释放内存
}

int main() {
    
	test();
	while(1);
}

这个我来讲一个故事：
p警长安排malloc警员去犯罪集团中做卧底。【text函数中动态开辟内存】
只有他们两个人知道这件事，两人保持单线联系。一年后p警长不幸牺牲【text函数执行完成，释放栈区内存的内容】
警局再也找不到malloc了，但是还要给malloc薪水。【无法释放堆区内存，但程序不结束，仍然占用内存】

• 动态开辟的空间，2种回收的方式
  • 1. 主动free
  • 程序结束，自动释放

相关错误练习

错误1：内存泄漏

#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
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;
}

解决方法一：返回p指针

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
char* GetMemory(char* p)
{
    
	p = (char*)malloc(100);
	return p;
}
void Test()
{
    
	char* str = NULL;
	str=GetMemory(str);
	strcpy(str,"hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
int main()
{
    
	Test();
	return 0;
}

解决方法二：地址传递

• 接收指针的地址，p是二级指针
• *p：对二级指针p解引用得到一级指针str的地址，使str指向堆区

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void GetMemory(char** p)
{
    
	*p = (char*)malloc(100);
	return p;
}
void Test()
{
    
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str);
	strcpy(str,"hello world");
	printf(str);
	free(str);
	str = NULL;
}
int main()
{
    
	Test();
	return 0;
}

错误二：非法访问

char* GetMemory()
{
    
	char p[]="Hello world";
	return p;
}
void Test()
{
    
	char* str=NULL;
	str=GetMemory();
	printf(str);
}
int main()
{
    
	Test();
	return 0;
}

• GetMemory函数内部创建的数组是在栈区创建的
• 出了函数，p数组的空间就还给了操作系统
• 返回的地址是没有实际的意思，如果通过返回的地址，去访问内存就是非法访问

错误3：野指针

int* f()
{
    
	int * ptr;//野指针未初始化
	*ptr=10;
	return ptr;
}

错误4：未释放

void Getmemory(char** p,int num)
{
    
	*p=(char*)malloc(num);
}
vloid Test()
{
    
	char* str=NULL;
	GetMemory(&str,100);
	strcpy(str,"Hello");
	printf(str);
	//添加的解决释放代码
	free(p);
	p=NULL;
}
int main()
{
    
	Test();
	return 0;
}

错误5:释放后的非法访问

void Test()
{
    
	char* str=(char*)malloc(100);
	strcpy(str,"hi");
	free(str);//释放了堆区的内存，但是str中还保存着地址，但是使用的权限归操作系统，没权访问
	if(str!=NULL)
	{
    
		strcpy(str,"hello");//错误，非法访问
		printf(str);
	}
}
int main()
{
    
	Test();
	return 0;
}

• C/C++程序内存分配的几个区域:

1. 栈区（stack）：在执函数时，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

static

• 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
• 生命周期变长

柔性数组

• 结构体中最后一个元素是未知大小的数组，叫柔性数组。
  两种形式：

typedef struct st_type
{
	int i;
	int a[0];//柔性数组成员
} type_a;

typedef struct st_type
{
	int i;
	int a[];//柔性数组成员
} type_a;

举例：柔性数组

struct s
{
    
	int n;
	int arr[0];//大小未知
}
int main()
{
    
	//期盼arr的大小是10个整数
	struct S* ps=(struct S*)malloc(sizeof(struct S)+10*sizeof(int));
	ps->n=10;
	for(int i=0;i<10;i++)
	{
    
		ps->arr[i]=i;
	}
	//增加
	struct S* ptr=(struct S*)realloc(ps,sizeof(struct S)+20*sizeof(int));
	if(ptr!=NULL)
	{
    
		ps=ptr;
	}
	//使用
	free(ps);
	ps=NULL;
	return 0;
}

同效果的非柔性数组的代码

struct S
{
    
	int n;
	int* arr;
}
int mian() 
{
    
	struct S* ps=(struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if(ps==NULL)
		reurn 1;
	ps->n=10;
	ps->arr=(int*)malloc(10*sizeof(int));
	if(ps->arr==NULL)
	{
    
		return 1;
	}
	for(int i=0;i<10;i++)
	{
    
		ps->arr[i]=i;
	}
	//增加
	int* ptr=relloc(ps->arr,20*sizeof(int));
	if(ptr!=NULL)
	{
    
		ps->arr=ptr;
	}
	free(ps->arr);
	ps->arr=NULL;
	free(ps);
	ps=NULL;
	reuturn 0;
}

对比：

1. 柔性数组需要释放的指针少，不容易出错
2. 频繁地申请空间，增加了内存碎片，降低了效率，降低了内存占有率

• 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，你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，所以你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

不相关的知识：define与typedef的区别

#define INT_PTR int*
typedef int* int_ptr;
INT_PTR a,b;//int* a,b==int*a,(int)b;
int_ptr c,d//int*c,d==int*c,*d;

问题：那个变量不是指针?
答案：b

• define只有替换的作用：
• typedef是定义了一种数据类型：