一、为什么有动态内存分配

   我们之前已经学过一些开辟内存的方法，就是创建变量时，操作系统给我们分配的空间，而内存大致分为以下3个大部分，如图：

   我们创建局部变量或者是创建函数的形参时，就是在栈区开辟空间，如下：

//在栈空间上开辟四个字节
int val = 20;
//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
char arr[10] = {
   
   0};

   当我们创建的是全局变量或者是static修饰的静态变量时，就是在静态区开辟了空间，如下：

//在静态区开辟一个字节的空间
char c = 'a';//全局变量
//在静态区开辟四个字节的空间
static int val = 20;

但是上述的开辟空间的方式有两个特点：

• 空间开辟大小是固定的
• 数组在申明的时候，必须指定数组的长度度，数组空间⼀旦确定了大小不能调整

   但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了
   C语⾔引⼊了动态内存开辟，让程序员⾃⼰可以申请和释放空间，就⽐较灵活了，而动态内存开辟的空间属于堆区，本文我们就详细介绍一下动态内存管理相关的函数和知识点

二、malloc和free

   C语言的动态内存分配是通过库函数实现的，该节我们就来讲解其中的malloc函数和free函数的作用及用法，使用这两个库函数需要包含头文件<stdlib.h>

1.malloc函数的使用

   malloc函数向内存的堆区申请⼀块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针，我们来看看malloc的原型，并简单分析一下：

void* malloc (size_t size);

   它的参数是一个无符号的size，它的单位是字节，就是在堆区开辟size个字节的空间，这个点要特别注意，很容易搞混
   它的返回值是void*，返回的是开辟的空间的首地址，是一个没有类型的指针，为什么这么设计呢？因为不知道我们申请的空间到底是存放整型，还是字符型，或者说浮点型等等，所以设计成void*可以通用，在使用时我们就通过强制类型转换来对它进行改变
   当然上面说的都是开辟成功的情况，如果malloc开辟空间失败了，那么就会返回一个NULL空指针
   接下来我们来总结一下malloc的特点：

• 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* ，因为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

   接下来我们举个例子来具体看看malloc怎么开辟空间的，就是用malloc来模拟实现数组的功能
   这个例子需要动脑袋好好思考，在数据结构的顺序表有类似用法，只不过是realloc，接下来我们先写出代码再来分析：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

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

	return 0;
}

   首先我们创建了一个整型指针arr，表示这个模拟的数组的首地址，由于malloc开辟的空间是连续的，所以我们申请完空间后就可以把这段空间当成数组来使用
   注意malloc的参数的单位是字节，所以不能直接写5，那是元素个数，要求到最后的字节数，需要元素个数乘以每个元素的大小，并且注意malloc的返回值是void类型的，这里我们需要int的指针就强制转换一下
   当然，我们要判断一下malloc放回的是否是空指针NULL，如果返回的是空指针，那么说明malloc开辟空间失败了，我们就需要打印一下开辟失败的原因，然后给出一个错误返回，结束程序，这是一个好习惯，我们可以在每次开辟空间时都判断一下，避免出错
   如果不会perror函数的，可以参考文章：【C语言】字符和字符串函数(2)

   随后malloc就帮我们在堆区开辟了5个连续的整型空间，就跟我们的数组一样，只是数组的空间一般在栈区开辟，接着我们就可以把arr当作5个元素的整型数组使用，其中arr是首地址，我们来看看代码运行结果：

   可以看到代码很好地跑了起来，说明我们用指针和malloc实现了模拟数组的功能，那么是不是使用malloc函数申请完空间就不管了吗？我们接着学习下一个函数：free

2.free函数的使用

   当我们使用内存函数开辟了空间，然后进行使用，使用完后这块空间是否会自动还给操作系统呢？是不会的，如果不释放，那么我们写的程序就会一直占用这段空间，无法让其他程序利用
   所以当我们使用内存函数开辟了空

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