C语言学习笔记---动态内存分配

数组在内存中时存储在连续的位置上，当声明一个数组的时候，编译器就会在内存中分配它所需要的空间，但是有时候还需要使用动态内存为数组分配空间。

比如现在要同统计一个班级学生的成绩，可以申请一个固定大小的数组，但是班级学生的人数时会变动的，当这个固定大小的数组设置的太小时，有可能不能完全放下所有学生的数据，当这个数组设置的太大时，不一定每次每次都能用到这么大的空间。导致系统空间的浪费。

为了使程序更加灵活，同时更加有效的利用内存空间，通常使用动态内存分配来解决这个问题，C库函数里面提供了两个函数malloc和free,一个用来申请内存，一个用来释放内存。这两个函数都在头文件 stdlib.h 中包含。

  void *__cdecl malloc(size_t _Size);void __cdecl free(void *_Memory);

malloc函数用来申请内存空间，它的参数就是需要分配的内存字节数，如果内存中的空间可以满足这个需求，malloc 就会返回一个指向分配的内存块起始位置的指针。如果内存中的空间无法满足这个需求，malloc 就会返回一个NULL指针。

malloc所分配嗯是一块连续的内存。如果请求它分配100个字节的内存，那么这100个字节在内存中就是连续的，它并不会将不同块的内存组合成一块内存来分配。

当使用完内存块之后，必须使用free函数来释放所分配的内存，free 的参数要么是NULL，要么是malloc函数返回的地址指针值。

下面通过一个简单的例子来演示一下动态内存的使用。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char** argv)
{int *pi;int i,j;printf("请输入需要分配的内存大小:");scanf("%d",&i);pi = malloc(i);if(pi == NULL){printf("内存分配失败!\n");exit(1); }printf("\r\n内存分配成功:");for(j=0;j<i;j++){pi[j] = j;}for(j=0;j<i;j++){printf("%d ",pi[j]);}printf("\r\n\r\n释放内存!\r\n");free(pi);return 0;
}

首先通过键盘输入一个数字，用来确定需要分配的内存大小，然后使用 malloc 函数动态分配内存，内存分配成功后，给内存中填充数字然后将数字打印出来，数字打印完成后就不在需要内存了，此时调用 free 函数释放刚才分配的内存。

程序运行结果如下：

如果内存使用完成之后没有及时释放，那么此块内存在系统中就会一直存在，并且也不能被重新使用，这样随着程序的运行系统中的内存就会越来越少，最后导致系统奔溃。这个过程有一个专业名称叫做内存泄露。

使用动态分配内存可以有效的利用内存空间，但是它也不是没有缺点，动态分配内存会产生内存碎片。

那么为什么会产生内存碎片呢，这里使用一个简单的例子来说明一下。比如在此时系统动态申请了两次内存分配，每个内存的大小都是10。内存分配的情况如下：

当第一个内存空间使用完成后，代码释放了内存。这样在内存中就有了10个空闲的位置。

此时又有程序申请了8个内存，这时系统就会在刚才释放的空间中重新分配8个给当前程序。

这时候在内存中就会留出来2个空闲的内存，如果刚好有程序需要2个大小的内存，那么这块内存就会被利用上，但是由于2个内存太小了，很难有机会在被利用上，那么这两个空间的内存就会永远的被留在这里。当程序运行时不停的申请释放内存，而每次申请内存时，内存空间必须是连续的，那么这些小的空闲内存就不会被使用到，就产生了内存碎片。程序运行的越久，产生的内存碎片就会越多。

当电脑使用比较久的时候，对硬盘进行碎片整理，就会看到硬盘的内存的存储情况。从图中就可以明确的看出，在内存中未使用的的小块空闲内存占了很大一部分。

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