C语言：中动态内存相关的4个函数free、malloc、calloc、realloc,常⻅的动态内存的错误

free

C语⾔提供了⼀个函数free，专⻔是⽤来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

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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。

malloc

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void* malloc (size_t size);

这个函数向内存申请⼀块连续可⽤的空间（size的单位是字节 ），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，因此malloc的返回值⼀定要做检查。

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。

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(在VS2022上malloc会象征性的给你一个地址，当你访问这个地址的时候就会造成越界访问）

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int main()
{
	int* p = NULL;
	p = malloc(3 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
		perror("malloc");
	else
	{
		//......
	}
    free(p);
    p = NULL;
	return 0;
}

calloc

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void* calloc (size_t num, size_t size);

函数的功能是为 num 个⼤⼩为 size（单位也为字节） 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

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int main()
{
	int* p = NULL;
	p = calloc(3, 4);
	if (p == NULL)
		perror("calloc");
	else
	{
		for (int j = 0; j < 3; j++)
		{
			printf("%d ",*(p+j));
		}
	}
    free(p);
    p = NULL;
	return 0;
}

realloc

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时会我们发现过去申请的空间太⼩了，有时候我们⼜会觉得申请的空间过⼤了，那为了合理的分配内存，我们⼀定会对内存的⼤⼩做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存⼤
⼩的调整。

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//函数原型如下：
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

这时直接在后面开辟空间，并返回起始地址（就是传过来的那个）。

​ 情况2：原有空间之后没有⾜够⼤的空间

这时编译器会在内存的另一块空间开辟size大小的地址，并将原空间的数据拷贝到新空间，返回新空间的起始地址。

常见的动态内存的错误

1.对NULL指针的解引⽤操作

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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);
}

2.对动态开辟空间的越界访问

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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);
}

3.对⾮动态开辟内存使⽤free释放

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

4.使⽤free释放⼀块动态开辟内存的⼀部分

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

5.对同⼀块动态内存多次释放

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

6.动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

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

忘记释放不再使⽤的动态开辟的空间会造成内存泄漏。
切记：动态开辟的空间⼀定要释放，并且正确释放

下面有几段代码都是有问题的：

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void GetMemory(char* p)
{
	p = (char*)malloc(100);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(str);//这里str并没有改变，p是在函数内部创建的变量，在出函数的时候就会被销毁，
                   //这里应该传二级指针。
	strcpy(str, "hello world");
	printf(str);
}
main()
{
	Test();
	return 0;
}

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char* GetMemory(void)
{
	char p[] = "hello world";
	return p;
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	str = GetMemory();//在这个函数被调用之后，在函数内部创建的串"hello world"的空间就会被操作系 
                      //统回收，最后打印出：烫烫烫......
	printf(str);//这里打印是没有问题的！
}

int main()
{
	Test();

	return 0;
}

3.

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void GetMemory(char** p, int num)
{
	*p = (char*)malloc(num);
}
void Test(void)
{
	char* str = NULL;
	GetMemory(&str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	printf(str);
        //在使用完了空间后没有free！
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

4.

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void Test(void)
{
	char* str = (char*)malloc(100);
	strcpy(str, "hello");
	free(str);
	if (str != NULL)//这里str已经被free掉了，按理来说就不能使用了
	{
		strcpy(str, "world");//编译器会报警告：C6001使用未初始化的内存“str”
		printf(str);
	}
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

本期博客到这里就结束了，如果有什么错误，欢迎指出，如果对你有帮助，请点个赞，谢谢！