《小猫猫大课堂》三轮5——动态内存管理（通讯录动态内存化）

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喵喵喵，你对我真的很重要。

目录

前言

动态内存产生的原因

动态内存函数

malloc

free

         calloc

         realloc

常见的动态内存错误

对NULL指针的解引用操作

对动态开辟空间的越界访问

对非动态开辟内存使用free释放

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

对同一块动态内存多次释放

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

举几个栗子，Test函数的结果会怎么样？

C/C++程序的内存开辟

柔性数组

柔性数组的特点：

柔性数组的优势

通讯录（动态内存化）

开辟空间

初始化通讯录

增加联系人（可能需要增容）

销毁通讯录

总结

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前言

动态内存不是很难理解，好好看，应该会很不错！B站有很多好视频，那个可能会更容易理解，再练练题建立自信，应该会很棒！宝子加油鸭！爱你呦！喵~

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动态内存产生的原因

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

但是上述的开辟空间的方式有两个特点：

1. 空间开辟大小是固定的。

2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

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。 这时候就只能试试动态存开辟了。

---

动态内存函数

malloc

void* malloc (size_t size);

这个函数向内存申请一块连续可用的空间，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。

free

void free (void* ptr);

free专门是用来做动态内存的释放和回收的

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。

举个栗子：

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

#include <stdio.h>
int main()
{
 //代码1
 int num = 0;
 scanf("%d", &num);
 int arr[num] = {0};
 //代码2
 int* ptr = NULL;
 ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
 if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
 {
 int i = 0;
 for(i=0; i<num; i++)
 {
 *(ptr+i) = 0；
 }
 }
 free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
 ptr = NULL;//是否有必要？
 return 0;
}

---

calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

• 函数的功能是为 num 个大小为 size 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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
 if(NULL != p)
 {
 //使用空间
 }
 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，那为了合理的时 候内存，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。

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

情况2：原有空间之后没有足够大的空间

 后面有足够的空间的话，还好。没有足够的空间的话，它会自己另外找足够的空间使用，地址将会改变。

情况1

当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。

情况2

当是情况2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小 的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。 由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些。

举个栗子：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int *ptr = (int*)malloc(100);
 if(ptr != NULL)
 {
     //业务处理
 }
 else
 {
     exit(EXIT_FAILURE);    
 }
 //扩展容量
 //代码1
 ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
 
 //代码2
 int*p = NULL;
 p = realloc(ptr, 1000);
 if(p != NULL)
 {
 ptr = p;
 }
 //业务处理
 free(ptr);
 return 0;
}

---

常见的动态内存错误

对NULL指针的解引用操作

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);
}

对动态开辟空间的越界访问

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);
}

对非动态开辟内存使用free释放

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

使用free释放一块动态开辟内存的一部分

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

对同一块动态内存多次释放

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

动态开辟内存忘记释放（内存泄漏）

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

---

举几个栗子，Test函数的结果会怎么样？

void GetMemory(char *p)
{
 p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
 char *str = NULL;
 GetMemory(str);
 strcpy(str, "hello world");
 printf(str);
}

char *GetMemory(void)
{
 char p[] = "hello world";
 return p;
}
void Test(void)
{
 char *str = NULL;
 str = GetMemory();
 printf(str);
}

void GetMemory(char **p, int num)
{
 *p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
 char *str = NULL;
 GetMemory(&str, 100);
 strcpy(str, "hello");
 printf(str);
}

void Test(void)
{
 char *str = (char *) malloc(100);
 strcpy(str, "hello");
 free(str);
 if(str != NULL)
 {
 strcpy(str, "world");
 printf(str);
 }
}

---

C/C++程序的内存开辟

C/C++程序内存分配的几个区域：

1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结 束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是 分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返 回地址等。

2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分 配方式类似于链表。

3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。

4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。 

实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。 但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序 结束才销毁

所以生命周期变长。

---

柔性数组

C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[];//柔性数组成员
}type_a;

柔性数组的特点：

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
• sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
• 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大 小，以适应柔性数组的预期大小。

//code1
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4

//代码1
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{
 p->a[i] = i;
}
free(p);

这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为：

//代码2
typedef struct st_type
{
 int i;
 int *p_a;
}type_a;
type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));
//业务处理
for(i=0; i<100; i++)
{
 p->p_a[i] = i;
}
//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;

上述 代码1 和 代码2 可以完成同样的功能，但是 方法1 的实现有两个好处：

第一个好处是：方便内存释放 如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给 用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你 不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好 了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。

第二个好处是：这样有利于访问速度. 连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正 你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）

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通讯录（动态内存化）

通讯录基础版（点击，看看！）

修改后的源码

//teat.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include"contact.h"
void menu()
{
	printf("*********************************\n");
	printf("*****   1.add     2.del    ******\n");
	printf("*****   3.search  4.modify ******\n");
	printf("*****   5.show    6.sort   ******\n");
	printf("*****   7.dea     0.exit   ******\n");
	printf("*********************************\n");
}
int main()
{
	int input = 0;
	//ͨѶ¼
	PeoInfo  data[1000];
	int sz = 05l;
	Contact con;
	InitContact(&con);
	do
	{
		menu();
		printf("请输入->");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case  1:
			AddContact(&con);
			break;
		case  2:
			DelContact(&con);
			break;
		case  3:
			SearchContact(&con);
			break;
		case  4:
			ModifyContact(&con);
			break;
		case  5:
			ShowContact(&con);
			break;
		case  6:
			SortContact(&con);
			break;
		case  7:
			/*DeaContact(&con);*/
			DestoryContact(&con);
			break;
		case  0:
			printf("退出通讯录\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

//Contact.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include"contact.h"
//静态
//void InitContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	pc->sz = 0;
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//}
void InitContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);
	pc->sz = 0;
	PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)calloc(sizeof(PeoInfo), DEFAULT_SZ);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("InitContact::calloc");
		return;
	}
	pc->data = ptr;
	pc->capacity = DEFAULT_SZ;
}
//void AddContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	if (pc->sz == 1000)
//	{
//		printf("通讯录已满，无法添加\n");
//		return;
//	}
//	//增加一个人的信息
//	printf("请输入名字:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
//	printf("请输入年龄:>");
//	scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
//	printf("请输入性别:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
//	printf("请输入地址:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
//	printf("请输入电话:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
//	pc->sz++;
//}
void check_capacity(Contact* pc)
{
	if (pc->sz == pc->capacity)
	{
		//增加容量
		PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + 2) * sizeof(PeoInfo));
		if (ptr == NULL)
		{
			perror("check_capacity::realloc");
			return;
		}
		pc->data = ptr;
		pc->capacity += INC_SZ;
		printf("增容成功");
	}
}
void AddContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);
	check_capacity(pc);
	if (pc->sz == pc->capacity)
	{
		//增加容量

	}
	//增加一个人的信息
	printf("请输入名字:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
	printf("请输入年龄:>");
	scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
	printf("请输入性别:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
	printf("请输入地址:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
	printf("请输入电话:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
	pc->sz++;
}
void ShowContact(const Contact* pc)
{
	assert(pc);
	int i = 0;
	printf("%-20s\t%-4s\t%-5s\t%-20s\t%-15s\n", "名字", "年龄", "性别", "地址", "电话");
	for (i = 0; i < pc->sz; i++)
	{
		printf("%-20s\t%-4d\t%-5s\t%-20s\t%-15s\n", pc->data[i].name, pc->data[i].age, pc->data[i].sex, pc->data[i].addr, pc->data[i].tele);
	}

}

int FindByName(const Contact* pc, char name[])
{
	assert(pc);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < pc->sz; i++)
	{
		if (strcmp(pc->data[i].name, name) == 0)
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}


void DelContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);
	char name[NAME_MAX] = { 0 };
	if (pc->sz == 0)
	{
		printf("通讯录为空，无法删除");
		return;
	}
	//删除
	//找出要删除的人
	printf("请输入要删除的人的名字;>");
	scanf("%s", name);
	int ret = FindByName(pc, name);
	if (-1 == ret)
	{
		printf("要删除的人不存在\n");
		return;
	}


	int i = 0;
	int del = 0;
	for (i = 0; i < pc->sz; i++)
	{
		if (strcmp(pc->data[i].name, name) == 0)
		{
			del = i;
			break;
		}
	}
	//删除
	for (i = del; i < pc->sz; i++)
	{
		pc->data[i] = pc->data[i + 1];
	}
	pc->sz--;
	printf("删除成功\n");
}

void SearchContact(const Contact* pc)
{
	assert(pc);
	char name[NAME_MAX] = { 0 };
	printf("请输入要查找人的名字:>");
	scanf("%s", name);
	int pos = FindByName(pc, name);
	if (-1 == pos)
	{
		printf("要查找的人不存在\n");
		return;
	}
	//打印信息
	printf("%-20s\t%-4s\t%-5s\t%-20s\t%-15s\n", "名字", "年龄", "性别", "地址", "电话");
	printf("%-20s\t%-4d\t%-5s\t%-20s\t%-15s\n", pc->data[pos].name, pc->data[pos].age, pc->data[pos].sex, pc->data[pos].addr, pc->data[pos].tele);
}

void ModifyContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);
	char name[NAME_MAX] = { 0 };
	printf("请输入要删除的人的名字;>");
	scanf("%s", name);
	int pos = FindByName(pc, name);
	if (-1 == pos)
	{
		printf("要删除的人不存在\n");
		return;
	}
	printf("请输入名字:>");
	scanf("%s", pc->data[pos].name);
	printf("请输入年龄:>");
	scanf("%d", &(pc->data[pos].age));
	printf("请输入性别:>");
	scanf("%s", pc->data[pos].sex);
	printf("请输入地址:>");
	scanf("%s", pc->data[pos].addr);
	printf("请输入电话:>");
	scanf("%s", pc->data[pos].tele);
	printf("修改完成\n");
}

//排序函数
		//1.按照姓名进行排序
int Conpare_ByName(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((struct PeoInfo*)e1)->name, ((struct PeoInfo*)e2)->name);
}
//2.按照年龄进行排序
int Conpare_ByAge(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct PeoInfo*)e1)->age - ((struct PeoInfo*)e2)->age;
}
//3.按照住址进行排序
int Conpare_ByAddress(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((struct PeoInfo*)e1)->addr, ((struct PeoInfo*)e2)->addr);
}
void SortContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);

	printf("请选择你想排序的方式：\n");
	printf("1.姓名\n2.年龄\n3.住址\n");
	int input = 0;
	scanf("%d", &input);
	switch (input)
	{
	case 1:
		qsort(pc->data, pc->sz, sizeof(pc->data[0]), Conpare_ByName);
		printf("排序成功\n");
		break;
	case 2:
		qsort(pc->data, pc->sz, sizeof(pc->data[0]), Conpare_ByAge);
		printf("排序成功\n");
		break;
	case 3:
		qsort(pc->data, pc->sz, sizeof(pc->data[0]), Conpare_ByAddress);
		printf("排序成功\n");
		break;
	}
}


//void DeaContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//	pc->sz == 0;
//	printf("清空成功！\n");
//
//}
void DestoryContact(Contact* pc)
{
	free(pc->data);
	pc->data = NULL;
	pc->sz = 0;
	pc = NULL;
}

//Contact.h
#pragma once
#define MAX 1000
#define NAME_MAX 20
#define SEX_MAX 5
#define ADDR_MAX 30
#define TELE_MAX 12

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

#define DEFAULT_SZ 3//默认大小
#define INC_SZ 2

//人的信息
typedef struct PeoInfo
{
	char name[NAME_MAX];
	int age;
	char sex[SEX_MAX];
	char addr[ADDR_MAX];
	char tele[TELE_MAX];
}PeoInfo;



struct contact
{
	struct PeoInfo data[NAME_MAX];
	int sz;//记录当前已经有的元素个数
};
//静态
//typedef struct Contact
//{
//	PeoInfo data[1000];//存放人的信息
//	int sz;//当前已存放信息的个数
//}Contact;
//动态 
typedef struct Contact
{
	PeoInfo* data;//指向存放人的信息
	int sz;//当前已存放信息的个数
	int  capacity;//当前通讯录最大容量
}Contact;
//初始化通讯录
void InitContact(Contact* pc);
//销毁通讯录
void DestoryContact(Contact* pc);
删除所有联系人
//void DeaContact(Contact* pc);
//增加联系人
void AddContact(Contact* pc);
//删除指定联系人
void DelContact(Contact* pc);
//显示通讯录
void ShowContact(const Contact* pc);
//查找指定联系人
void SearchContact(Contact* pc);
//修改指定联系人
void ModifyContact(Contact* pc);
//联系人排序
void SortContact(Contact* pc);
//删除所有联系人

---

开辟空间

//Contact.h
//静态
//typedef struct Contact
//{
//	PeoInfo data[1000];//存放人的信息
//	int sz;//当前已存放信息的个数
//}Contact;
//动态 
typedef struct Contact
{
	PeoInfo* data;//指向存放人的信息
	int sz;//当前已存放信息的个数
	int  capacity;//当前通讯录最大容量
}Contact;

---

初始化通讯录

//静态
//Contact.c
//void InitContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	pc->sz = 0;
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//}
void InitContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);
	pc->sz = 0;
	PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)calloc(sizeof(PeoInfo), DEFAULT_SZ);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("InitContact::calloc");
		return;
	}
	pc->data = ptr;
	pc->capacity = DEFAULT_SZ;
}

---

增加联系人（可能需要增容）

//void AddContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	if (pc->sz == 1000)
//	{
//		printf("通讯录已满，无法添加\n");
//		return;
//	}
//	//增加一个人的信息
//	printf("请输入名字:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
//	printf("请输入年龄:>");
//	scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
//	printf("请输入性别:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
//	printf("请输入地址:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
//	printf("请输入电话:>");
//	scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
//	pc->sz++;
//}
void check_capacity(Contact* pc)
{
	if (pc->sz == pc->capacity)
	{
		//增加容量
		PeoInfo*ptr=(PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + 2) * sizeof(PeoInfo));
		if (ptr == NULL)
		{
			perror("check_capacity::realloc");
			return;
		}
		pc->data = ptr;
		pc->capacity += INC_SZ;
	}
}
void AddContact(Contact* pc)
{
	assert(pc);
	check_capacity(pc);
	if (pc->sz == pc->capacity)
	{
		//增加容量

	}
	//增加一个人的信息
	printf("请输入名字:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].name);
	printf("请输入年龄:>");
	scanf("%d", &(pc->data[pc->sz].age));
	printf("请输入性别:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].sex);
	printf("请输入地址:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].addr);
	printf("请输入电话:>");
	scanf("%s", pc->data[pc->sz].tele);
	pc->sz++;
}

---

销毁通讯录

//Contact.h
//销毁通讯录
void DestoryContact(Contact* pc);
删除所有联系人
//void DeaContact(Contact* pc);

//Contact.c
//void DeaContact(Contact* pc)
//{
//	assert(pc);
//	memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//	pc->sz == 0;
//	printf("清空成功！\n");
//
//}
void DestoryContact(Contact* pc)
{
	free(pc->data);
	pc->data = NULL;
	pc->sz = 0;
	pc = NULL;
}

记得还有test.c哦！

---

总结

最近的知识有些难以理解！越是不懂，那就越要能清楚，越要写成博客！

时间有些紧，最近有很多考试，文章还不够详细，以后复习的时候，文章会进行重做，框架是完整的，只是怕内容不够详细，不便于理解，非常抱歉，以后再次复习的时候进行优化！非常抱歉。

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 宝子，你不点个赞吗？不评个论吗？不收个藏吗？

最后的最后，关注我，关注我，关注我，你会看到更多有趣的博客哦！！！

喵喵喵，你对我真的很重要。