动态内存管理的原因

int arr[10]={0};
int a = 10;

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。

动态内存函数介绍

malloc

void* malloc (size_t size);

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。

如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
如果开辟失败，则返回一个NULL指针。malloc的返回值一定要做检查，防止出界访问。
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（强制转换）。
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。

free

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。
如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

用例：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int* ptr = NULL;
    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<num; i++)
        {
            *(ptr+i) = 0；
        }
    }
    free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
    ptr = NULL;
    return 0;
}

calloc

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。
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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int *p = calloc(10, sizeof(int));
    if(NULL != p)
    {
        //使用空间
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

realloc

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

ptr 是要调整的内存地址
size 调整之后新大小
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: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 :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。

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int *ptr = malloc(100);
    if(ptr != NULL)
    {
         //业务处理
    }
    else
    {
         exit(EXIT_FAILURE);    
    }
    //扩展容量
    int*p = NULL;
    p = realloc(ptr, 1000);
    if(p != NULL)
    {
        ptr = p;
    }
    //业务处理
    free(ptr);
    return 0;
}

常见的动态内存错误

对NULL指针解引用操作

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
    *p = 20;//如果p的值是NULL，就会有问题
    free(p);
}

对动态开辟空间越界访问

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);
}

对非动态开辟内存进行free释放

void test()
{
    int a = 10;
    int *p = &a;
    free(p);//ok?
}

使用free释放动态内存开辟的一部分

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    p++;
    free(p);//p不再指向动态内存的起始位置
}

对同一块动态开辟空间进行多次ferr释放

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    free(p);
    free(p);//重复释放
}

动态开辟空间忘记释放（内存泄漏）

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(100);
    if(NULL != p)
    {
        *p = 20;
    }
}
 
int main()
{
    test();
    while(1);
}

C/C++程序内存开辟

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。