什么是動態記憶體？

• 所謂動態記憶體分配，就是指在程式執行的程序中動態地分配或者回收存盤空間的分配記憶體的方法，動態記憶體分配不像陣列等靜態記憶體分配方法那樣需要預先分配存盤空間，而是由系統根據程式的需要即時分配，且分配的大小就是程式要求的大小，

為什么存在動態記憶體分配

我們已經掌握的記憶體開辟方式有：

int val = 20;//在堆疊空間上開辟四個位元組
char arr[10] = {0};//在堆疊空間上開辟10個位元組的連續空間

但是上述的開辟空間的方式有兩個特點：

1. 空間開辟大小是固定的，
2. 陣列在申明的時候，必須指定陣列的長度，它所需要的記憶體在編譯時分配，

但是對于空間的需求，不僅僅是上述的情況，有時候我們需要的空間大小在程式運行的時候才能知道，那陣列的編譯時開辟空間的方式就不能滿足了， 這時候就只能試試動態存開辟了，

動態記憶體函式介紹

malloc

函式原型，頭檔案stdlib.h

void *malloc( size_t size );

這個函式向記憶體申請一塊連續可用的空間，并回傳指向這塊空間的指標，

• 如果開辟成功，則回傳一個指向開辟好空間的指標，
• 如果開辟失敗，則回傳一個NULL指標，因此malloc的回傳值一定要做檢查，
• 回傳值的型別是 void* ，所以malloc函式并不知道開辟空間的型別，具體在使用的時候使用者自己來決定，
• 如果引數 size 為0，malloc的行為是標準是未定義的，取決于編譯器，

代碼示例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };//在堆疊區上開辟40個位元組
	int* p = (int*)malloc(40);//動態記憶體開辟的空間在堆區上
	if (p == NULL) //判斷是否為空指標，如果是空指標，則空間開辟失敗
	{
		//開辟空間失敗，
		printf("動態記憶體開辟失敗");
		return 1;//開辟失敗提前回傳
	}
	else
	{
		//開辟空間成功，使用空間
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(p + i) = 0;
		}
	}
	return 0;
}

根據上面代碼我們除錯看到，開辟成功后p是指向這塊動態記憶體的，并且記憶體放的是隨機值

我們可以將它看作一個陣列，解參考p+i來使用這段記憶體，

通過除錯可以發現，p指向的空間都被賦值為0了，

free

• C語言提供了另外一個函式free，專門是用來做動態記憶體的釋放和回收的，

函式原型，頭檔案stdlib.h

void free (void* ptr);

• 如果引數 ptr 指向的空間不是動態開辟的，那free函式的行為是未定義的，
• 如果引數 ptr 是NULL指標，則函式什么事都不做，

代碼示例

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* ptr = NULL;
	int num = 0;
	scanf("%d", & num);
	ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));
	if (NULL != ptr)//判斷ptr指標是否為空
	{
		int i = 0;
		for (i = 0; i < num; i++)
		{
			*(ptr + i) = 0;
		}
	}
	//當不在使用ptr指向的動態記憶體時需要釋放動態記憶體
	free(ptr);//釋放ptr所指向的動態記憶體
	ptr = NULL;//是否有必要？
	return 0;
}

關于最后ptr置NULL，ptr指向的空間被釋放后，ptr成了一個野指標，這時如果不小心使用了ptr指向的空間，后果是不可知，所以說ptr的指向的空間被釋放后，就沒有打算在使用ptr這個指標了，不管是為了方便也好，安全也罷，這里都推薦動態記憶體釋放后，指標置NULL，

切記： 動態開辟的空間一定要釋放，并且正確釋放 ，忘記釋放不再使用的動態開辟的空間會造成記憶體泄漏，

calloc

• C語言還提供了一個函式叫 calloc ， calloc 函式也用來動態記憶體分配，

函式原型

void* calloc (size_t num, size_t size);

• 函式的功能是為 num 個大小為 size 的元素開辟一塊空間，并且把空間的每個位元組初始化為0，
• 與函式 malloc 的區別只在于 calloc 會在回傳地址之前把申請的空間的每個位元組初始化為全0，

使用方法

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));//開辟十個整型大小
	if (p != NULL)//判斷是否開辟失敗
	{
		//使用空間
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

其實calloc函式跟malloc函式沒多大區別，唯一的區別就是，calloc記憶體開辟成功后會把記憶體初始化為0，

所以以后碰到動態開辟記憶體，如果記憶體需要初始化就用calloc，不需要初始化就用malloc，

realloc

• realloc函式的出現讓動態記憶體管理更加靈活，
• 有時會我們發現過去申請的空間太小了，有時候我們又會覺得申請的空間過大了，那為了合理的時候記憶體，我們一定會對記憶體的大小做靈活的調整，那 realloc 函式就可以做到對動態開辟記憶體大小的調整，

函式原型

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

• ptr 是要調整的記憶體地址
• size 調整之后新大小
• 回傳值為調整之后的記憶體起始位置，
• 這個函式調整原記憶體空間大小的基礎上，還會將原來記憶體中的資料移動到新的空間，

代碼示例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		//開辟空間失敗，
		printf("動態記憶體開辟失敗");
		return 1;//開辟失敗提前回傳
	}
	else
	{
		//開辟空間成功，使用空間
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(p + i) = i;
		}
	}
	//追加空間
	int* pa = (int*)realloc(p, 80);
	if (pa == NULL)//調整空間失敗
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		p = pa;
		//使用調整空間
		for (int i = 10; i < 20; i++)
		{
			*(p + i) = i;
		}
	}
	//釋放空間
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

realloc在調整記憶體空間的是存在兩種情況

• 情況1：原有空間之后有足夠大的空間

當是情況1 的時候，要擴展記憶體就直接原有記憶體之后直接追加空間，原來空間的資料不發生變化，

• 情況2：原有空間之后沒有足夠大的空間

當是情況2 的時候，原有空間之后沒有足夠多的空間時，擴展的方法是：在堆空間上另找一個合適大小的連續空間來使用，這樣函式回傳的是一個新的記憶體地址， 由于上述的兩種情況，realloc函式的使用就要注意一些，

示例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		//開辟空間失敗，
		printf("動態記憶體開辟失敗");
		return 1;//開辟失敗提前回傳
	}
	else
	{

	}
	int* pa = (int*)realloc(p, 80);//使用輔助指標接受調整的空間
	if (pa == NULL)//判斷調整空間是否失敗
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		p = pa;//調整空間成功后在把指向的空間賦給原指標
	}
	//釋放空間
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

使用realloc的時，需注意，調整空間最好使用一個輔助指標來接受，調整成功在把輔助指標指向的空間賦給原指標，因為如果用原指標直接接受調整空間的話，萬一調整失敗，原指標被置為NULL，這樣就找不到原先開辟好的那段記憶體了，

動態版通訊錄

上次寫了一篇靜態版通訊錄的博客，在學習動態記憶體開辟后就可以來改造一下通訊錄了，我們來看看動態版通訊錄有哪些改動，

沒看過靜態版通訊錄的讀者可以先去我這篇博客了解一下靜態版通訊錄

改動一： 通訊錄結構體
靜態版

struct Contact
{
	struct PeoInfo data[DATA_MAX];
	int sz;//記錄通訊錄中里有幾個人的資訊
};

靜態版使用了固定大小的記憶體

動態版改動

//通訊錄的結構體
struct Contact
{
	struct PeoInfo* data;
	int sz;//記錄通訊錄中里有幾個人的資訊
	int space;//當前最大記憶體
};

把陣列改成指標方便接受開辟的動態記憶體，以及增加了一個space的變數，記錄當前的最大記憶體是多少，

改動二：初始化通訊錄
靜態版

//初始化通訊錄
void InitContact(struct Contact* con)
{
	con->sz = 0;
	//memset -設定記憶體的函式
	memset(con->data, 0, sizeof(con->data));
}

靜態版把陣列的所有元素置0，
動態版改動

#define MEMORY_SZ 3  //初始記憶體

void InitContact(struct Contact* con)
{
	con->sz = 0;
	con->space = MEMORY_SZ;
	struct PeoInfo* tmp = (struct PeoInfo*)malloc(MEMORY_SZ * sizeof(struct PeoInfo));
	if (tmp == NULL)//判斷是否開辟失敗
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		exit(1);
	}
	else
	{
		con->data = tmp;
	}
}

在初始通訊錄的時候設定最大記憶體為3（自己想設多少都行），使用通訊錄指標開辟3個存放聯系人的空間，

改動三：增加聯系人
靜態版

//增加聯系人
void Addcontact(struct Contact* con)
{
	if (con->sz == DATA_MAX)
	{
		printf("通訊錄已滿，無法繼續添加\n");
	}
	else
	{
		
		printf("添加聯系人\n");
		printf("請輸入姓名:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].name);
		printf("請輸入年齡:");
		scanf("%d", &con->data[con->sz].age);
		printf("請輸入性別:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].sex);
		printf("請輸入電話:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].tele);
		printf("請輸入地址:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].addr);
		con->sz++;
		printf("添加成功\n");
	}
}

靜態版添加聯系人，假設滿人了則無法繼續添加

動態版改動

//增加聯系人
void Addcontact(struct Contact* con)
{
	if (con->sz == con->space)
	{
		struct PeoInfo* tmp = realloc(con->data,(con->space + 2) * sizeof(struct PeoInfo));//使用輔助指標接受調整的空間
		if (tmp == NULL)//判斷增容是否失敗
		{
			printf("%s\n", strerror(errno));
			return;
		}
		else
		{
			con->data = tmp;
			con->space += 2;
			printf("增容成功\n");//增容成功列印提示一下
		}
	}
		printf("添加聯系人\n");
		printf("請輸入姓名:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].name);
		printf("請輸入年齡:");
		scanf("%d", &con->data[con->sz].age);
		printf("請輸入性別:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].sex);
		printf("請輸入電話:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].tele);
		printf("請輸入地址:");
		scanf("%s", con->data[con->sz].addr);
		con->sz++;
		printf("添加成功\n");
}

動態版如果達到了最大記憶體，就使用realloc增加空間，增加多少空間看需求，我這里是增加的2個聯系人的空間方便除錯，并且把最大記憶體加2，
運行截圖

emmmm，動態版通訊錄就改動了這些東西，以及添加了退出程式的時候釋放動態記憶體，

void FreeMemory(struct Contact* con)//釋放開辟的記憶體
{
	free(con->data);
	con->data = NULL;
	con->space = 0;
	con->sz = 0;
}

釋放動態開辟的記憶體，并把指標置NULL，

小結

1. 動態版通訊錄可以按需調整空間大小，相比靜態版通訊錄而言，更能合理的運用記憶體，

2. 動態版缺點就是無法保存聯系人資訊到一個檔案當中去，每次執行程式都需要重新錄入聯系人，

3. 檔案操作可以彌補動態通訊錄的缺點，保存在檔案當中，下篇博客我將會講檔案版通訊錄改造，