动态内存分配与柔性数组

什么时动态内存分配

一般我们写程序都是在栈区分配空间，如果我们想根据需求想随时存放随时释放数据，堆区可以实现根据需求想系统申请所需大小的空间。

建立内存的动态分配

内存的动态分配是通过系统提供的函数来实现的，主要有malloc，calloc，free，realloc这四个函数，都需要引用stdlib.h或者malloc.h文件.
在malloc，calloc，realloc函数向堆区申请空间之后，处理完数据需要释放空间。

用malloc函数开辟动态存储区

int main()
{int n=5;int *ip =NULL;ip=(int*)malloc(sizeof(int)*n)//表示向堆区申请n个int型的字节if(ip==NULL)exit(1);     //注意：在向堆区申请完空间之后一定要对指针进行判空//处理数据free(ip);   //处理完数据对空间进行释放ip=NULL;    //释放完堆区空间对指针置空

注意：

在申请空间时，指针是什么类型申请的空间就要强转为什么类型。
函数malloc申请的是连续指定的空间
函数malloc在申请空间之后并不进行初始化。

用calloc函数开辟动态存储区

int main()
{int n=5;int *ip =NULL;ip=(int*)calloc(n,sizeof(int))//表示向堆区申请n个int型的字节if(ip==NULL)exit(1);     //注意：在向堆区申请完空间之后一定要对指针进行判空//处理数据free(ip);   //处理完数据对空间进行释放ip=NULL;

注意：

函数calloc在申请空间之后会将空间内初始化为0。
分配成功后，会返回指向分配内存块的手字节指针，它为任何类型适当对齐

用realloc函数重新分配动态存储区

int main()
{int n=5;int *ip =NULL;ip=(int*)malloc(sizeof(int)*n)//表示向堆区申请n个int型的字节if(ip==NULL)exit(1); //如果发现申请的20个字节空间不够用realloc函数申请重新分配ip=(*int)realloc(ip,sizeof(int)*10);//表示将空间扩大到40字节

注意：

函数realloc重新分配给定的内存区域，它必须是之前分配过的空间，而且仍然没有被释放的空间，否则结果未定义。
函数realloc可以扩大或者缩小已分配的空间，若内存可以直接扩展将直接阔展，不能直接扩展将复制原来空间的内容在堆区重新找合适的空间存放数据，指针ip指向重新分配的空间。若堆区没有空间，则返回空指针。

用free函数释放开辟动态存储区

注意：

任何函数在申请空间之后都要对指针进行判空，看空间是否申请成功。
free函数释放的是系统分配的堆区空间，指针仍旧是指向堆区的，这时指针是失效指针。所以在释放空间之后，一定要将指针置空，防止发生错误。
free函数释放空间时，申请多少释放多少，不存在释放一般的情况。

动态内存管理与结构体：

结构体变量和内置类型都有局部，全局，动态生存期
以下程序仅说明问题：

struct student
{char s_name[20];int age;float score;
};                  //设计的结构体；
struct student studa;    //全局变量，未初始化时成员值都是0
int main()
{struct student studa;//局部变量，未初始化时成员值都是随机值；struct student *p1=NULL;p1=(struct student *)malloc(sizeof(struct student));//表示申请12个字节struct student *p2=(struct student *)malloc(sizeof(*p2));//这种是对的，表示申请p2指向的内容大小个字节struct student *p3=(struct student *)malloc(sizeof(p3));//不对，p3是指针类型，只能申请4个字节大小。//处理数据free(sp1);free(sp2);free(sp3);

柔性指针：在结构体中数组的大小声明为0，或者不给出大小，称之为柔性数组。
柔性数组的定义：

struct node
{int num;int size;char data[]; //char data[0];//在结构体中数组的大小声明为0，或者不给出大小。
}

注意：

全局数组和局部数不能这样定义，而且定义柔性数组时，必须定义在结构体最后一个元素。
柔性数组不占用结构体的空间，它只是一个偏移量

柔性数组的申请方式：

struct node
{int num;int size;char data[]; //char data[0];
}
struct node* sp = nullptr;
sp = (node*)malloc(sizeof(node) + 100); //表示申请了108个字节，两个int型是8字节，柔性数组申请了100字节

若将柔性数组换成指针，则申请方式：

struct node
{int num;int size;char *data;
}
node* sp = nullptr;
sp = (node*)malloc(sizeof(node));//表示向堆区申请了12字节的空间
sp->size = 100;
sp->num = 12;
sp->data = (char*)malloc(sizeof(char) * 100);//指针成员再次向堆区申请100个字节的空间

注意：

柔性数组只需要释放一次即可，指针方式需要释放两次。
柔性数组即使在赋值后，计算结构体大小还是不能算柔性数组，因为在计算机在编译链接时就已经计算出了结构体大小，编译链接时，柔性数组还没有赋值。

堆区和栈区的区别：

管理方式：栈由系统自动管理;堆由程序员控制，使用方便，但易产生内存泄露。
生长方向:栈向低地址扩展，是连续的内存区域，堆向高地址扩展，是不连续的内存区域。
空间大小:栈顶地址和栈的最大容量由系统预先规定(通常默认1M或10M)，堆的大小则受限于计算机系统中有效的虚拟内存，32位Linux系统中堆内存可达2.9G空间。
存储内容:栈中储存主函数、被调用函数等，被调函数使用完成后先出栈，整个程序完成后主函数出栈，堆通常在头部用一个字节存放其大小，堆用于存储生存期与函数调用无关的数据，具体内容由程序员安排。
分配方式:栈可静态分配或动态分配。静态分配由编译器完成，动态分配由alloca 函数在栈上申请空间，用完后自动释放不需要调动free函数。堆只能动态分配且手工释放。
分配效率:栈由计算机底层提供支持:分配专门的寄存器存放栈地址，压栈出栈由专门的指令执行，因此效率较高。堆由函数库提供，机制复杂，效率比栈低得多。
分配后系统响应︰只要栈剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则报告异常提示栈溢出。

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