、

---

一、為什么需要動態內存分配？

已掌握的內存開辟方式：

· int val = 20; → 棧上開辟4字節
· char arr[10] = {0}; → 棧上開辟10字節連續空間

局限性：

· 空間大小固定
· 數組長度必須在編譯時確定

動態內存分配的優勢：

· 程序運行時才能確定所需空間大小
· 動態申請和釋放，更靈活

---

二、malloc 和 free

1. malloc

void* malloc(size_t size);

· 成功：返回指向開辟空間的指針
· 失敗：返回 NULL
· 返回值類型為 void*，需強制轉換
· 若 size = 0，行為未定義（編譯器決定）

2. free

void free(void* ptr);

· 釋放動態開辟的內存
· 若 ptr 非動態開辟，行為未定義
· 若 ptr 為 NULL，函數什么也不做

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int num;scanf("%d", &num);int* ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));if (ptr != NULL) {for (int i = 0; i < num; i++) {ptr[i] = 0;}}free(ptr);ptr = NULL; // 避免野指針return 0;
}

---

三、calloc 和 realloc

1. calloc

void* calloc(size_t num, size_t size);

· 為 num 個大小為 size 的元素開辟空間
· 并將每個字節初始化為 0
· 與 malloc 的區別：自動初始化

示例：

int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
// 輸出：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2. realloc

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

· 調整已開辟內存的大小
· ptr：原內存地址
· size：新大小
· 返回新內存起始地址

兩種情況：

1. 原空間后方有足夠空間 → 直接擴展
2. 原空間后方不足 → 另找空間，拷貝數據，釋放原空間

使用建議：

int* tmp = (int*)realloc(ptr, new_size);
if (tmp != NULL) {ptr = tmp;
} else {// 處理失敗
}

---

四、常見的動態內存錯誤

1. 對 NULL 解引用

int *p = (int*)malloc(INT_MAX/4);
*p = 20; // 可能崩潰

2. 越界訪問

for (i = 0; i <= 10; i++) {*(p + i) = i; // i=10 越界
}

3. 對非動態內存使用 free

int a = 10;
int *p = &a;
free(p); // 錯誤

4. 釋放部分動態內存

p++;
free(p); // p 不指向起始位置

5. 多次釋放同一塊內存

free(p);
free(p); // 重復釋放

6. 內存泄漏

void test() {int *p = (int*)malloc(100);// 忘記 free
}

---

五、動態內存經典題目分析

題目1：

void GetMemory(char *p) {p = (char*)malloc(100);
}
// 錯誤：傳值調用，str 仍為 NULL

題目2：

char* GetMemory() {char p[] = "hello world";return p; // 返回棧內存地址，危險！
}

題目3：

void GetMemory(char **p, int num) {*p = (char*)malloc(num);
}
// 正確：傳地址，可修改 str

題目4：

free(str);
if (str != NULL) { // str 已成為野指針strcpy(str, "world"); // 非法訪問
}

---

六、柔性數組（Flexible Array）

1.定義

struct st_type {int i;int a[]; // 或 int a[0];
};

2.特點

· 必須是結構最后一個成員
· sizeof 不包含柔性數組內存
· 需用 malloc 動態分配額外空間

使用：

type_a *p = malloc(sizeof(type_a) + 100 * sizeof(int));
p->i = 100;
for (int i = 0; i < 100; i++) {p->a[i] = i;
}
free(p);

3.優勢

· 一次分配、一次釋放
· 內存連續，訪問速度快，減少內存碎片

---

七、C/C++ 程序內存區域劃分

區域 內容說明
棧區（stack） 局部變量、函數參數、返回地址等，系統自動分配釋放
堆區（heap） 動態分配的內存，需手動管理
數據段（靜態區） 全局變量、靜態變量，程序結束釋放
代碼段 可執行代碼、只讀常量
內存映射段 文件映射、動態庫、匿名映射
內核空間 用戶代碼不可訪問

---

總結

· 動態內存管理使得程序在運行時能靈活申請和釋放內存
· 使用 malloc、calloc、realloc 申請，free 釋放
· 注意避免常見錯誤：空指針、越界、重復釋放、內存泄漏等
· 柔性數組適用于動態大小的結構體成員
· 理解內存區域劃分有助于更好地管理內存

---