C语言---动态内存管理、柔性数组

一、malloc和free

1、变长数组

变长数组是指数组的大小可以通过变量来指定。

在c99以及之后的标准中：

cpp 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
int n=0;
scanf("%d",&n);
}

2、malloc和free

这个函数向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这一块的指针。

（1）若开辟成功，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，具体在使用时，使用者自己决定。

free是用来做动态内存的释放和回收的

释放ptr指向的空间，ptr中存放的是要释放的空间的起始地址。free函数用来释放动态开辟的内存。

注：（1）如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是为定义的

（2）如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事也不做。

cpp 复制代码

free(p);//释放
p=NULL;//置空指针

cpp 复制代码

int main()
{
    int n = 5;
    int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
    if (arr == NULL)
    {
        perror("malloc failed");
        return 1;
    }
    for (int i = 0;i < n;i++)
    {
        arr[i] = i + 1;
    }
    for (int i = 0;i < n;i++)
    {
        printf("%d\n", arr[i]);
    }
    free(arr);
    arr = NULL;
    return 0;
}

3、calloc函数

功能：（1）为num个大小为size的元素开辟一块空间，并且把空间每个字节初始化为0.

（2）与函数malloc的区别在于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。

cpp 复制代码

int main()
{
    int n = 5;
    int* arr = (int*)calloc(5,sizeof(int) * n);
    if (arr == NULL)
    {
        perror("calloc failed");
        return 1;
    }
    for (int i = 0;i < n;i++)
    {
        arr[i] = i + 1;
    }
    for (int i = 0;i < n;i++)
    {
        printf("%d\n", arr[i]);
    }
    free(arr);
    arr = NULL;
    return 0;
}

4、realloc函数----让动态内存管理更加灵活

realloc函数可以做到对动态开辟内存大小的调整。（ptr指向要调整的内存空间，ptr中存放的是要调整的内存空间的起始地址）

注：（常见动态申请访问）

1、对空指针的解引用操作（判定是否为空)

cpp 复制代码

if(p==NULL)
{
     return 1;
}

2、对动态开辟空间的越界访问

3、对非动态开辟内存空间释放空间

4、对同一块多次释放

5、动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

6、使用free释放一块动态开辟内存的一部分。

二、柔性数组

结构体柔性数组（没指定大小，大小就是未知的，这就是柔性数组）

特点：（1）结构体中柔性数组成员前面必须至少一个其他成员

cpp 复制代码

// 写法一
typedef struct {
    int num;
    int arr[]; // 柔性数组
} MyStruct1;

// 写法二
typedef struct {
    int num;
    int arr[0]; // 柔性数组，部分编译器报错，建议用写法一
} MyStruct2;

（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。

cpp 复制代码

MyStruct1 *p = (MyStruct1 *)malloc(sizeof(MyStruct1) + 5 * sizeof(int)); 
// 为柔性数组预留5个int空间

优势：1、方便内存管理：可以一次性分配结构体及柔性数组所需内存，释放时也只需要一次free操作，降低内存泄漏风险。

2、提高访问效率：内存连续，访问数组元素时无需多次寻址，减少访问次数，提升效率。