一、引言
为什么要有动态内存管理呢？
想想我们之前都怎么像内存申请空间的，创建一个int char longlong double等，都是有固定的大小的，更高级一点我们申请一个数组int arr[5]；char arr[20]，甭管几个字节的大小，它们都是固定的，当然，根据创建的位置作用域就不同，即在函数内部的形参了，变量了，都是临时变量，储存在内存的栈区；静态变量了，全局变量了，都存储在内存的静态区。
内存大概就是这样的：
假如我们想申请一个可变的空间实际上就束手无策了。
（变长数组可不是一段可变的内存空间，因为变长数组充其量就是可以根据变量的值申请大小，这个大小不还是不可变的吗，如果还有疑问，听完动态内存管理再对比一下）
那么堆区是用来干嘛的呢？诶！动态内存管理，这里是专门用来申请动态的内存的。
C语言给我们提供了几个动态管理内存的函数：
放在了<stdlib.h>这个头文件里面。
帮助我们进行一系列的内存操作。
学习前先要提前有个意识，动态内存管理是一把双刃剑，用的好了可以让程序更加高效，但是用不好可能导致一系列问题，所以好好学，谨慎使用。
二、malloc函数
什么叫malloc函数呢，memory allocate逐字逐句的话是内存 分配/划分的意思，我们一般译为动态内存开辟，也就是说这个函数是用来给程序员动态开辟内存用的。
1.malloc函数概述
从长度上来看，其实没有多难，参数是size_t size也就是你要开辟多少个字节的大小，malloc申请的是一块连续可用的空间。
如果开辟成功，返回一个void* 的指针，这个指针存的地址是动态开辟的内存空间的地址，实际上指向这块内存空间最开头那个字节。
如果开辟失败（内存不够之类的问题），返回一个NULL。
其中，对于开辟成功的void* 该怎么理解呢？
void*首先是一个指针变量，我向系统申请了一块空间，肯定是想用来存某些东西的，想办法管理，对于内存，最方便的就是用指针管理。
为什么是void*，而不是int* ，char*等？
那是因为我只是用一个指针接收了开辟内存空间的起始地址，但由于这块内存空间是用来存int类型的数据，char类型的数据，甚至结构体等类型的数据，这些行为是未知的，在最开始接触void*的时候就说了，void*可以接受任意类型的地址。
2.malloc函数的使用
很简单，比如想申请一个int类型的数组，存放5个变量：
这么看来也就那样吧，我感觉我int arr[5]也挺舒服的。
特别注意
对于上面这段代码，与直接int arr[5]有什么区别，以及风险是什么呢？
①malloc申请空间失败返回一个空指针的情况被忽略
我们在刚才说的时候已经提到这一点了，如果开辟成功，返回那块空间的地址，开辟失败，返回一个NULL指针，如果是空指针的话，你解引用去赋值，解引用去打印这是不合适的，因为NULL你怎么去解引用，访问多少个字节是不知道的，所以这样写代码是有风险的。
在VS中实际上给出我们提示了：
报警告说，p可能是NULL，你这个时候解引用是不合适了。
所以一般对于malloc的返回值，我们要判断一下是否合法再继续进行下面的操作：
如果为空指针，我需要你给我打印出来开辟空间失败的原因，并return 1（程序，或者说主函数正常返回就return 0，但是如果异常返回就不return 0就行）。
②思考动态开辟内存和我们直接申请一个变量、数组等的区别
多的不说，在引言中实际上已经提出来说，动态开辟内存的位置是在内存的堆区，而我们平常创建的那些局部变量，函数形参等都是在内存的栈区里。
堆区的内存的特点是全权交由程序员自行管理，包括内存的申请，内存的释放等。
而栈区出了局部变量作用域或者出了函数以后，这些内存空间就会被释放了，这个时候你存的什么值都不再有效，不能再次使用。
二、free函数
在malloc函数的讲解中我们提到了一个东西，就是说堆区的内存是全权交由程序员自行管理的，内存的申请我们了解过了一个malloc函数，那么内存的释放是由谁来进行的呢？
很显然，free函数。
1.free函数概述
free函数是用来释放和回收动态开辟内存的内存空间。
参数是一个指针，接收的是动态开辟的内存空间的指针。
如果ptr是动态开辟的内存的指针的话，那么就会被free函数释放。
如果ptr不是动态开辟的内存的指针，free的函数的行为是未定义的。
如果ptr是NULL，那么free函数什么都不做。
2.free函数的使用
对于上面那段代码，实际上是缺了一个free函数的：
但是这样就结束了吗？
实际上不是的，我对malloc返回的指针进行是否为空的判断有了，我动态开辟的内存也还给系统了，这样其实也隐隐感到不安。
因为动态开辟的内存我们访问用的就是指针，指针这个工具非常好用，但就像一把锋利的菜刀一样，我用来砍瓜切菜很流利，但同样的，如果稍有不慎，也是非常容易伤到自己的。之前我们也把指针比作野狗一样。
来分析一下：
malloc函数申请了一块动态内存空间，开辟成功了，我们用完这块内存以后我们又把这块内存还给系统了，但是p呢？
p可没有变啊，当时申请的空间由p指向，内存空间反正是还给系统了，但是指针却还指向这块位置，那这个时候再对p进行解引用了，赋值了，就是非法访问内存，所以要栓住这个脱缰的野狗就要用：
所以一般对于动态开辟内存就是三部曲：
动态开辟；
释放；
指针置空；
另外，实际上举的例子还是比较简单的，不释放也没啥事，因为就用了一点内存，并且p并没有被继续使用，系统在程序结束（main函数执行完毕）的时候就会释放内存，但是自己写代码的时候要养成良好的习惯，不能因为有人擦屁股就随随便便的，用完也不释放，指针也不置空，这点懒会在我们将来写复杂代码时带来意想不到的麻烦。
三、calloc函数
c alloc实际上是clear allocate，跟malloc的区别在于,malloc就仅仅是开辟一块内存空间，开辟完以后啥也不管了，我们知道内存并没有被利用的时候存的都是随机值，也就是说malloc开辟的内存如果不对其进行初始化，直接访问得到的就是随机值；calloc不一样，他不仅会申请一段内存空间，而且还会删去这块内存空间的所有随机值，也就是全部置为0。
全部置为0了。
还没介绍calloc参数返回值，参数一个是size_t的num，一个是size_t size，num是开辟内存的元素个数，size是每个元素的大小，返回值同malloc函数，是动态开辟的内存的地址。
实际上malloc也可写成类似格式：malloc(5 * sizeof(int))，只不过这还是一个参数，而且不会对随机值进行清空。
使用不再赘述，开辟好该检验检验，用完该释放释放该置空置空。
四、realloc函数
re allocate再开辟，专门用来对已经开辟过的内存空间进行修改。
两个参数，void* ptr，size_t size.
ptr指向一块被动态开辟过的空间，也就是将要被修改的空间。
size是期望将这块空间改成多大。
大改小不用多说，大的都能申请到，变小一点那肯定也没啥问题。
小改大情况就多了：
情况1：
后面的内存符合扩大的容量，即
本来第一次开辟开辟了20个字节大小的内存，想扩大到60个字节，后面还有100个字节大小的内存空间并没有被占用，那往后再申请40接上去就可以扩大。ptr位置不变。
情况2:
后面的内存不够扩大的容量，但内存其他地方有符合的大小：
如果想扩大到60个字节，但是后面不够，这时候在内存中找啊找，发现有一块100个字节的内存空间，那这个时候直接截出来60个字节的空间，再把ptr存的地址换成这个地方的即可。
当然，这个时候原来那块就会被realloc直接释放。
情况3：
没有任何一个空间放得下这60个字节，扩容失败，返回一个NULL。
五、常见的动态内存错误
1.对NULL指针解引用
怎么个事呢？
不知道开辟是否成功，也就是不知道p是否为空指针，直接给我解引用了，那合理吗？
一判断就发现出错了，出错的原因是没有足够的空间去开辟你要求的空间，赶紧return 1即非正常返回。
2.对动态开辟空间的越界访问
这种情况其实也比较常见：
我最开始学循环语句的时候，特别是for循环，因为一般要求循环几次的话顺手都是从 i = 0开始，我经常从1开始数，所以这么数，老得一点一点数。
这段代码也是数错了才造成，你本来是开辟了10个int的大小，但是数错循环次数了，不小心循环了11次，第11次那四个字节根本不属于动态开辟的内存，形成非法访问。
3.对非动态开辟内存释放
这个不用多说。
4.free只释放动态开辟的内存的一部分
还是最开始的例子：
开辟10int大小的内存空间，并初始化，用完回收空间
是否为空检验了，赋值得时候想的是解引用赋值，并且指针后移，到这只能说所想即所得，但是这个时候free不就有问题了吗，因为p并不是指向整块动态开辟的内存，而只是其中的一部分。
所以你要不然就在初始化前记录一下p的初始值，要不然不要让指针移动。
5.对一块内存多次释放
这个问题没有那么大，还是这段代码：
如果你严格遵循动态开辟的内存用完就释放，并且指针置空的话，后面突然想起来这块空间了，忘了释放没释放，又释放了，这个行为其实不太好，但是吧因为p置空，free(p)相当于什么也没做。
6.动态开辟内存忘记释放
前面有几个，比如对空指针解引用了，多次释放了，其实都还好，要不然直接给你报错，要不然就没啥太大影响。
但是动态开辟的内存不释放可就事大了，你能借用的系统的内存是有限的，如果你一直光借不换，就好像去图书馆借书一样，光借不还，假如允许你一直借，那图书馆的书早晚被你搬空，内存都枯竭了，那你后面的代码去哪实现呢？
这个代码没啥具体含义，只是为了表达，假如你一直申请内存空间，不释放，就等着程序结束给你回收，要是占用的内存不大，还可以接受，假如累积使用的内存大小超过能够申请的最大那不就执行失败了嘛。
所以，再次强调，牢记三部曲，返回值验空，用完释放，指针置空。
六、动态内存经典题目分析
题1
大概分析起来就是main函数调了一个Test函数，Test函数上来定义了一个指针变量str，并初始化为NULL，下一步就是调用Getmemory并将str当作参数传过去，这个传参可就有讲究了：
str是一个指针变量，传过去的肯定是地址，但是是传值调用还是传址调用呢？
传值调用和传值调用可不是说你传过去的是数值就是传值调用，传过去的是地址就是传址调用，而是传过去的是这个变量的地址还是这个变量存的值，很明显，&str传的才是变量的地址，所以这里是传值调用，为什么花这么大劲来这考虑传值还是传址呢？
继续往下看：
如果是传值，那么形参p的值就是NULL，然后动态开辟了一块内存空间，将地址存到了p那里，也没有返回值，但是这样的话岂不是动态开辟了一段内存空间，然后把好不容易返回的地址丢了嘛，因为没有返回值的话，p出了函数就没了。
而且你传参传的可以说是屁用都没有，你传不传我p都得被修改，这里删去参数：
其实跟上面那段代码效果可以说是一模一样。
而且还是我们说的，你动态开辟的内存，用完了（这里明显是想存一段字符串，并打印），那你就释放内存并置空啊，结果一句没写。
写这段代码的人，最核心的想法就是调用一个函数来开辟内存，结果弄不清传值调用和传值调用，或者没细想，觉得str只要传进GetMemory里值就会被修改，这个就是搞不清形参实参的关系了。
改写1
参数不要了，反正进GetMemory就给我申请100个字节的空间，并且把这个空间的地址给我返回来给str，再检验str是否为空，用完就释放并置空。
改写2
非得传str可以，你无非是想让str所指向的地址被修改呗，也就是str内存放的地址，传值调用只是用str的值进行相应的运算，并不能对str的值进行修改，所以要用传址调用，一级指针的地址由二级指针存放，所以形参就给一个char** p，这个时候p存的就是str的地址，或者按指针的说法的话，现在p指向的就是str，*p就可以修改str的值，即str的指向，所以将动态开辟的内存地址给*p即可完成目的。
画图理解：
最开始是这样的
想变成这样
但是传值又不能通过形参修改值，所以：
*p可以改str的值，使其成为：
题2
这个题其实乍一看还是感觉没啥大毛病，实际上仔细想想就知道，char p[]创建了一个数组，存的hello world，也成功返回了，但是还是老生常谈，局部变量只能在局部作用域，在这里是在GetMemory这个函数里才有效，出了作用域，直接失效了，这个时候你再记录个p不就是指向了一片已经释放的内存空间，这岂不是成野指针了，这个时候printf(str)肯定只能搞出来随机值。
改写的话就动态开辟内存并初始化即可。
题3
做了前两题这个就没啥话可说了，你没验str是否为空（开辟成功没有），也没有释放和置空。
题4
不检验malloc的返回值就直接strcpy了，free以后还敢继续借助str非法访问内存。
七、柔性数组
咋冷不丁的又扯出来数组，肯定带有这样的疑惑，原因就是动态内存管理这4个函数怎么用，效果是什么，需要注意什么，错误的例子都说过以后，剩下的就得自己在以后的编程上慢慢体会去了。
接下来就是动态开辟内存的最后一个内容，柔性数组。说是数组，其实是结构体里的数组：
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。
1.柔性数组的声明
两种声明方式，有的编译器可能只适用其中一种，知道就行了。
2.柔性数组的特点
大小
这个时候就有人要问了，但是学结构体嵌套自己的时候说连大小都算不出来，那你这结构体int n 是4个字节咱就不说了，int arr[]也没初始化，岂不是没有元素，占0个字节，int arr[0]也是同理。
hh，其实一点没想错，柔性数组就是这样的，你如果硬要算包含柔性数组的结构体的大小，那最后得到的是除了柔性数组外所有的元素所占的内存大小（不说内存大小和是因为存在对齐，已经学过了）
开辟内存空间
这个时候就要问了，那柔体现在哪呢？你这大小我知道了有用吗？
还真有用：
对于这种结构体，如果要让他合理就得用malloc函数等进行动态的内存分配。
如：
利用计算内存大小的特点，sizeof(S)得到的是除了柔性数组以外其他元素所需要开辟的内存空间，对于最后的int的数组用5 * sizeof(int)表达开辟5个内存空间大小的数组，就不用一个成员一个成员去sizeof()了，而且你一个一个成员算肯定还得顾对齐，充分利用这个特点就行。
3.柔性数组的使用
柔性数组的大小是动态开辟的，是由我们掌控的，那么，使用场景有什么呢？
开辟，用指针维护，不够了再扩容，再使用，最后free再释放，并置空。