《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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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~
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）
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。
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。 
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