1. 动态内存分配的意义
（1）C语言中的一切操作都是基于内存的
（2） 变量和数组都是内存的别名
- 内存分配由编译器在编译期间决定
- 定义数组的时候必须指定数组长度
- 数组长度是在编译期就必须确定的
需求：程序运行的过程中，可能需要使用一些额外的内存空间才能完成任务，为了满足这样的情况，就需要动态内存分配。动态内存分配可以使我们的应用程序满足更多的应用需要。
2. malloc 和 free
malloc和free用于执行动态内存分配和释放。
程序中在一个地方malloc后， 在另一个地方一定要free。如果只是malloc而不free，这会使得内存池中没有内存可以使用，导致应用程序崩溃，操作系统越来越慢，这就是内存泄漏（memory leak）。
- malloc 所分配的是一块连续的内存；
- malloc以字节为单位， 并且不带任何的类型信息；
- free用于将动态内存归还系统。
void* malloc(size_t size);
void free(void* pointer);
3. 注意点
（1）malloc和free是库函数，而不是系统调用，并不是操作系统提供的函数；
（2） malloc实际分配的内存可能会比请求的多，因为malloc是库函数，这个库函数的实现需要操作系统的支持，不同操作系统对于内存池的管理是不同的。比如说有些操作系统为了高效，内存池中空闲的内存为4字节的整数倍，这就意味这我们通过malloc函数动态的申请3个字节，有些操作系统给我们的空间是4个字节。但是我们在编写程序的时候绝对不能依赖于不同操作系统分配不同的内存的行为——为了可移植性。
（3）当请求的动态内存无法满足时malloc返回NULL；
（4）当free的参数为NULL时，函数直接返回，即什么都没有做。
4. 思考：malloc(0)；将返回什么？
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(0);
printf("p = %p\n", p);
free(p);
return 0;
}
输出结果：
p = 0x9016008
在程序设计时，所说的内存或地址包含了内存的起始地址和内存的长度，然而在实际交流过程中，常常只包含了起始地址，对于长度是忽略了的。 malloc(0)：含义为申请一个首地址为0x9016008 ，长度为0的动态内存，因此malloc(0)是合法的。
5. 思考：在程序中一直malloc(0)，而不free，会产生程序泄漏吗？
会产生程序泄漏。因为malloc实际分配的内存可能会比请求的多，对于现代操作系统而言，一般都是4字节对齐。也就是说malloc(1) 得到的也许就是4字节，malloc(2)得到的也许也是4字节，malloc(0)得到的也许就是4字节，虽然理论上，malloc(0)得到的是0字节，不free不会产生内存泄漏，但实际过程中，由于操作系统的关系，malloc分配的内存可能为4个字节，如果不free，会产生内存泄漏。因此，malloc后一定要free。
6. 示例分析：内存泄漏检测模块
程序说明：内存泄漏检测模块
mleak.h
#ifndef _MLEAK_H_
#define _MLEAK_H_
#include <malloc.h>
#define MALLOC(n) mallocEx(n, __FILE__, __LINE__)
#define FREE(p) freeEx(p)
void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line);
void freeEx(void* p);
void PRINT_LEAK_INFO();
#endif
mleak.c
#include "mleak.h"
#define SIZE 256
/* 动态内存申请参数结构体 */
typedef struct
{
void* pointer;
int size;
const char* file;
int line;
} MItem;
static MItem g_record[SIZE]; /* 记录动态内存申请的操作 */
void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line)
{
void* ret = malloc(n); /* 动态内存申请 */
if( ret != NULL )
{
int i = 0;
/* 遍历全局数组，记录此次操作 */
for(i=0; i<SIZE; i++)
{
/* 查找位置 */
if( g_record[i].pointer == NULL )
{
g_record[i].pointer = ret;
g_record[i].size = n;
g_record[i].file = file;
g_record[i].line = line;
break;
}
}
}
return ret;
}
void freeEx(void* p)
{
if( p != NULL )
{
int i = 0;
/* 遍历全局数组，释放内存空间，并清除操作记录 */
for(i=0; i<SIZE; i++)
{
if( g_record[i].pointer == p )
{
g_record[i].pointer = NULL;
g_record[i].size = 0;
g_record[i].file = NULL;
g_record[i].line = 0;
free(p);
break;
}
}
}
}
void PRINT_LEAK_INFO()
{
int i = 0;
printf("Potential Memory Leak Info:\n");
/* 遍历全局数组，打印未释放的空间记录 */
for(i=0; i<SIZE; i++)
{
if( g_record[i].pointer != NULL )
{
printf("Address: %p, size:%d, Location: %s:%d\n", g_record[i].pointer, g_record[i].size, g_record[i].file, g_record[i].line);
}
}
}
2.c
#include <stdio.h>
#include "mleak.h"
void f()
{
MALLOC(100);
}
int main()
{
int* p = (int*)MALLOC(3 * sizeof(int));
f();
p[0] = 1;
p[1] = 2;
p[2] = 3;
FREE(p);
PRINT_LEAK_INFO();
return 0;
}
输出结果：
Potential Memory Leak Info:
Address: 0x83d5018, size: 100, Location: 2.c:6
7. calloc 和 realloc
（1）malloc的同胞兄弟
void* calloc(size_t num, size_t size);
void* realloc(void* pointer, size_t new_size);
（2）calloc的参数代表所返回内存的类型信息—calloc会将返回的内存初始化为0
（3）realloc用于修改一个原先已经分配的内存块大小，在使用realloc之后应该使用其返回值，在pointer的第一个参数为NULL时，等价于malloc。
程序说明：实例分析calloc和realloc
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define SIZE 5
int main()
{
int i = 0;
int* pI = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int));
short* pS = (short*)calloc(SIZE, sizeof(short));
for(i=0; i<SIZE; i++)
{
printf("pI[%d] = %d, pS[%d] = %d\n", i, pI[i], i, pS[i]);
}
printf("Before:pI = %p\n", pI);
pI = (int*)realloc(pI, 2*SIZE*sizeof(int));;
printf("After:pI = %p\n", pI);
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("pI[%d] = %d\n", i, pI[i]);
}
free(pI);
free(pS);
return 0;
}
输出结果：
pI[0] = 0, pS[0] = 0
pI[1] = 0, pS[1] = 0
pI[2] = 0, pS[2] = 0
pI[3] = 0, pS[3] = 0
pI[4] = 0, pS[4] = 0
Before:pI = 0x9ce2008
After:pI = 0x9ce2030
pI[0] = 0
pI[1] = 0
pI[2] = 0
pI[3] = 0
pI[4] = 0
pI[5] = 0
pI[6] = 0
pI[7] = 0
pI[8] = 0
pI[9] = 0
注意： 只有calloc申请的空间才会初始化为0，malloc和realloc没有初始化，这次的测试结果为0只是因为gcc编译期对函数的优化处理的结果，在bcc和vc编译环境下malloc和realloc不为0。
8. 小结
（1） 动态内存分配是C语言中的强大功能；
（2）程序能够在需要的时候有机会使用更多的内存；
（3）malloc单纯的从系统中申请固定字节大小的内存；
（4）calloc能以类型大小为单位申请内存并初始化为0；
（5） realloc用于重置内存大小。
