CC++动态分配内存的⼏种⽅法
  使⽤C/C++编程时，会经常动态分配内存，以便合理使⽤内存，本⽂主要讲述动态内存分配的⼏种⽅法及⼀些原理，理解不深刻之处欢迎指教。
引⾔
  为什么要进⾏动态内存分配？以数组为例，数组元素在内存中存储的地址是连续的。声明⼀个数组后，该数组需要的内存⼤⼩在程序编译时就被分配，但是该数组实际所需内存⼤⼩在程序运⾏时才知道，若运⾏时发现数组所需内存⼤于编译时的分配好的数组内存，就会报错，⽰例程序如下：
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int arr[3];
for(int i =0; i <5; i++)
scanf("%d",&arr[i]);
for(int i =0; i <5; i++)
printf("%d ", arr[i]);
printf("\n");
return0;
}
  ⾸先声明了有三个元素的数组arr，但是在实际输⼊时输⼊了5个元素，也就是说编译器在编译时给arr分配了3个int型⼤⼩的内存块，但是在运⾏时需要5个int型⼤⼩的内存块，就会报如下错误。
  因此⼈们采取了⼀个简单的⽅法，就是声明⼀个⾜够⼤的数组，例如int arr[1000]。但是该⽅法有以下缺点：
（1）若程序所需的数组元素个数⼤于1000，也会造成上述错误；
（2）若程序所需的数组元素个数只有5，会浪费很⼤的内存空间；
（3）若程序所需的数据元素个数⼤于1000，为了提⾼程序的鲁棒性，应该做出合理的响应，⽽不是简单报错。
  为了解决上述问题，就需要动态分配内存，所谓动态分配内存，通俗理解是需要多⼤的内存，就分配多⼤的内存。在C语⾔中，与动态内存分配有关的函数为malloc、calloc、realloc、free，这些函数在库⽂件<stdlib.h>中声明；C++中，与动态内存分配有关的运算符为new、delete。
malloc
  malloc是C语⾔提供的执⾏内存分配的函数。malloc函数原型为"void *malloc(size_t size);"，当程序调⽤malloc函数时，malloc就从内存池中提取相应⼤⼩的连续内存块，并返回指向该内存块起始位置的指针。⽰例程序如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
int*p;
int count;
scanf("%d",&count);//输⼊元素个数
p =(int*)malloc(count*sizeof(int));//分配内存空间，将⾸地址赋给p
if(p ==NULL)//若分配失败，报错
exit(-2);
for(int i =0; i < count; i++)
scanf("%d", p + i);
for(int i =0; i < count; i++)
printf("%d ",*(p + i));
printf("\n");
free(p);
return0;
}
  关于malloc函数，注意以下⼏点：
（1）malloc申请的内存是连续的，由于数组的内存也是连续的，因此⼆者有相通之处，*(p+i)可以表⽰为数组的第（i+1）个元素；
（2）如果内存池是空的，malloc会向操作系统请求得到更多的内存，然后进⾏分配；如果操作系统⽆法向malloc提供更多的内存，malloc 就会返回NULL指针，NULL其实就是⼀个宏定义，值为0，因此对p的值检查是⼗分必要的，如果p为NULL，表⽰没分配到内存，⾃然就不能进⾏接下来的步骤了。
（3）观察函数原型"void *malloc(size_t size);"可知，malloc返回的是void *类型的指针，这是因为malloc⽆法得知程序⽤分配好的内存块存储什么类型的数据（例如int、char、double等），因此返回void *类型，⽽void *类型可以转为其他任何类型的指针，上述程序就将void *类型强制转换为int *类型，以便该内存块存储int型的数据。
（4）从指针⾓度看，因为指针存储的是变量的地址，是⼀个地址值，因此“p = (int )malloc(count sizeof(int))”这个操作可以理解为对指针p初始化。
calloc
  calloc也⽤于内存分配，函数原型为"void *calloc(size_t num_elements,size_t element_size);"，⽰例程序如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
int*p;
int count;
scanf("%d",&count);
p =(int*)calloc(count,sizeof(int));
if(p ==NULL)
exit(-2);
for(int i =0; i < count; i++)
printf("%d ",*(p + i));
printf("\n");
free(p);
return0;
}
  程序运⾏结果如下：
  该函数和malloc有以下区别：
（1）申请完内存块后,calloc将该内存块存储的值初始化为0，然后才返回指向该内存块起始位置的指针；
（2）两个函数请求内存⼤⼩的⽅式不同，可见参数列表。
realloc
  realloc主要⽤于修改已经分配的内存的⼤⼩，函数原型为“void *realloc(void *ptr,size_t new_size);”，ptr代表已经分配内存的⾸地址，new_size代表修改后的⼤⼩。若⽤于扩⼤⼀个内存块，该内存块原先的内容保留，新增加的内存添加到原先的内存块的后⾯，并且新增加的部分没有初始化；若⽤于缩⼩⼀个内存块，该内存块的尾部的部分内存被裁减掉，前⾯的部分内存的内容依然保留。⽰例程序如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
int*p,*newbase;
int count;
scanf("%d",&count);
p =(int*)malloc(count*sizeof(int));
if(p ==NULL)
exit(-2);
for(int i =0; i < count; i++)
scanf("%d", p + i);
for(int i =0; i < count; i++)
printf("%d ",*(p + i));
printf("\n");
newbase =(int*)realloc(p,2*count*sizeof(int));
if(newbase ==NULL)
exit(-2);
for(int i = count; i <2* count; i++)
scanf("%d", newbase + i);
for(int i =0; i <2*count; i++)
printf("%d ",*(newbase + i));
printf("\n");
free(newbase);
return0;
}
  程序运⾏结果如下：
sizeof 指针  关于该函数，注意：若原先的内存块的⼤⼩⽆法改变，realloc将分配另⼀块指定⼤⼩的内存块，并将原先内存块的内容复制到新的内存块上。若发⽣这种情况，内存块的⾸地址就发⽣了改变，因此应使⽤新的指针接收realloc函数的返回值。
free
  当动态分配的内存不再需要时，应该将其释放掉，以便以后重新分配，若使⽤完不释放会引起内存泄漏。free函数⽤来释放malloc、calloc、realloc申请的内存空间，函数原型为“void free(void *ptr)”，ptr是指向要释放的内存块的指针，该函数没有返回值，free的参数若是NULL，则free不会产⽣任何效果。⽰例程序如下：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
int*p;
p =(int*)calloc(5,sizeof(int));
if(p ==NULL)
exit(-2);
printf("地址和值分别为：%p %d\n", p,*p);
for(int i =0; i <5; i++)
printf("%d ",*(p + i));
printf("\n");
free(p);
printf("释放后地址和值分别为：%p %d\n", p,*p);
p =NULL;
printf("地址为：%p\n", p);
return0;
}
  运⾏结果如下：
  注意：使⽤free释放的是内存块，⽽不是ptr这个指针变量，ptr的这个指针变量仍然指向该内存空间，只不过该内存空间的内容是毫⽆意义的是，是未定义的，为了防⽌以后程序不⼩⼼使⽤了它，要把它指向NULL。
new
new是C++的⼀个关键字，也是操作符，C语⾔并没有new，new也经常被⽤于动态内存分配，⽰例程
序如下：
#include<iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
int*p,*q,*s;
p =new int;//申请分配⼀个存储int型数据的内存块，相当于"p=(int *)malloc(sizeof(int));"
q =new int(0);//申请分配⼀个存储int型数据的内存块，并初始化为0，相当于"q=(int *)calloc(sizeof(int))";
s =new int[10];//申请分配⼗个存储int类型数据的内存块，相当于"s=(int *)malloc(10*sizeof(int))";
delete p;
delete q;
delete[] s;
return0;
}
  它和malloc有如下区别：
（1）new申请内存分配时⽆需指定内存块的⼤⼩，编译器会⾃⼰计算，malloc则需要使⽤sizeof等函数计算好内存块的⼤⼩；
（2）若申请成功，new会返回指定类型的指针，不需再进⾏类型转换；⽽malloc返回的是void *类型的，还需强制转换成我们需要的类型；
（3）若申请失败，new会抛出bac_alloc异常，⽽malloc会返回NULL。
  关于更详细的解释，可见博客，这篇博客从更深层次的⾓度分析了malloc和new的区别。
delete
  new申请的内存块不被释放，也会造成内存泄露，C++主要使⽤delete来释放new申请的内存。delete
⽤于释放new申请的单个元素分配的内存，delete[]⽤于释放new []申请的多个元素分配的内存，具体使⽤⽅法见上述程序。注意：使⽤delete释放的是内存块，⽽不是s这个指针变量，释放完后，s就变为随机值了，如果在接下来的程序中，没有给s赋新值就再调⽤s，由于s在内存中是随机值，就有可能指向重要地址，以致使系统崩溃，稳妥起见，如果delete之后程序还没结束，就将s的值赋为NULL。
补充
  内存的分配⽅式有以下四种：
（1）从静态存储区域分配，例如全局变量，这些内存在程序编译时就已分配，程序运⾏期间都存在；
（2）从栈上分配，例如局部变量，这些内存在函数结束时被⾃动释放；
（3）从堆上分配，例如malloc函数申请的内存，动态内存的⽣存期不会随着函数结束释放，由程序员决定；
（4）其他，例如常量、⼆进制代码等，这些内存在程序运⾏期间⼀直存在，程序结束后释放。

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