一、什么是內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配

全局變量分配在內(nèi)存中的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。局部變量（包括形參）分配在內(nèi)存中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)是一個(gè)稱為棧的區(qū)域。除此之外，C語言還允許建立內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配區(qū)域，以存放一些臨時(shí)用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不必在程序的聲明部分定義，也不必等到函數(shù)結(jié)束時(shí)才釋放，而是需要時(shí)隨時(shí)開辟，不需要時(shí)隨時(shí)釋放。這些數(shù)據(jù)是存放在一個(gè)特別的自由存儲(chǔ)區(qū)，稱為堆區(qū)。可以根據(jù)需要向系統(tǒng)申請所需大小的空間。由于未在聲明部分定義它們?yōu)樽兞炕驍?shù)組，因此不能通過變量名或數(shù)組名去引用這些數(shù)據(jù)，只能通過指針來引用。
也就是說，全局變量分配于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，局部變量分配于棧，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配在堆。

二、怎樣建立內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配

對于內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配是通過系統(tǒng)提供的庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，主要有malloc，calloc，realloc，free這四個(gè)函數(shù)。

1.用malloc函數(shù)開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存

malloc的函數(shù)原型為：

void *malloc(unsigned int size);

malloc函數(shù)的作用是：
在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長度為size的連續(xù)空間。形參size的類型定為無符號整型（不允許為負(fù)數(shù)）。此函數(shù)的值（即“返回值”）是所分配區(qū)域的第一個(gè)字節(jié)的首地址，或者說，此函數(shù)是一個(gè)指針型函數(shù)，返回的指針指向該分配域的第一個(gè)字節(jié)。如：

malloc(100);
//開辟100字節(jié)的臨時(shí)分配域，函數(shù)值為其第一個(gè)字節(jié)的地址。

注意指針的基類型為void，即不指向任何類型的數(shù)據(jù)，只提供一個(gè)地址。如果此函數(shù)未能成功執(zhí)行（例如內(nèi)存空間不足），則返回空指針（NULL），失敗只有一種情況，就是申請的內(nèi)容太大，超出堆能提供的最大連續(xù)空間。

2.用calloc函數(shù)開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存

calloc的函數(shù)原型為：

void*calloc(unsigned n,unsigned size);

calloc的函數(shù)的作用是：
在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配n個(gè)長度為size的連續(xù)空間，這個(gè)空間一般比較大，足以保存一個(gè)數(shù)組。
用calloc函數(shù)可以為一維數(shù)組開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存存儲(chǔ)空間，n為數(shù)組元素個(gè)數(shù)，每個(gè)元素長度為size。這就是動(dòng)態(tài)數(shù)組。函數(shù)的指針指向所分配域的第一個(gè)字節(jié)，此函數(shù)的值（即“返回值”）是所分配區(qū)域的第一個(gè)字節(jié)的首地址；如果不成功，返回空指針（NULL）。如：

p=calloc(50,4);
//開辟50個(gè)長度為4個(gè)字節(jié)的臨時(shí)分配域，把首地址賦給指針變量p

calloc和malloc最大的區(qū)別為：申請完空間之后calloc會(huì)將每個(gè)元素的值直接置為0。

3.用realloc函數(shù)重新分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存

realloc函數(shù)的原型：

void *realloc(void*p,unsigned int size);

參數(shù)的意義：p:舊內(nèi)存的地址；size:新申請的內(nèi)存大小，以字節(jié)為單位
realloc函數(shù)的作用是：
如果已經(jīng)通過malloc函數(shù)或calloc函數(shù)獲得了動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間，想改變其大小，可以用realloc函數(shù)重新分配。用realloc函數(shù)將p所指向的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的大小改變?yōu)閟ize。p的值不變。函數(shù)值成功返回時(shí)返回新的動(dòng)態(tài)內(nèi)存的首地址，如果重分配不成功，返回空指針（NULL）。失敗只有一種情況就是申請的內(nèi)容太大，超出堆能提供的最大連續(xù)空間。如：

realloc(p,50);
//將p指向的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間的大小改變?yōu)?0字節(jié)

用malloc實(shí)現(xiàn)realloc擴(kuò)容：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
int main()
{int n = 10;int *p=(int*)malloc(n * sizeof(int));assert(p != NULL);int i;for (i = 0; i < n; i++){p[i] = i;}for (i = 0; i < n; i++){printf("%d ", p[i]);}printf("\n");//1發(fā)現(xiàn)p申請的太少，于是重新申請int*q=(int *)malloc(2* n * sizeof(int));//1申請新內(nèi)存//2搬家for (i = 0; i < 2*n; i++){q[i] =i;}for (i = 0; i < 2*n; i++){printf("%d ", q[i]);}free(p);//3釋放p的內(nèi)存p = q;//4接收新內(nèi)存q = NULL;//...后面可以繼續(xù)使用preturn 0;	
}

realloc實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
int main()
{int n = 10;int* p = (int*)malloc(n * sizeof(int));assert(p != NULL);int i;for (i = 0; i < n; i++){p[i] = i;}for (i = 0; i < n; i++){printf("%d ", p[i]);}printf("\n");//1發(fā)現(xiàn)p申請的太少，于是重新申請p = (int*)realloc(p, 2 * n * sizeof(int));for (i = 0; i < 2 * n; i++){p[i] = i;}//2搬家for (i = 0; i < 2 * n; i++){printf("%d ", p[i]);}//...后面可以繼續(xù)使用pfree(p);return 0;
}

4.用free函數(shù)釋放動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)

free函數(shù)的原型：

void free（viod*p）;

free函數(shù)的作用是：
釋放指針變量p所指向的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間，使這部分空間能重新被其他變量使用。p應(yīng)是最近一次調(diào)用calloc或malloc函數(shù)時(shí)得到的函數(shù)返回值。free函數(shù)無返回值。如：

free(p);
//釋放指針變量p所指向的已分配的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間

free崩潰的原因：
1.p移動(dòng)了（p++），因?yàn)樯暾坧的時(shí)候有一個(gè)n的大小，如果p移動(dòng)，找不到頭信息
2.找不到尾信息
3.重復(fù)釋放了一段內(nèi)存

以上4個(gè)函數(shù)malloc，calloc，realloc，free的聲明都在stdlib.h的頭文件中，在用到這些函數(shù)時(shí)應(yīng)該用#include<stdlib.h>指令把stdlib.h頭文件包含在程序文件中。

三、void指針類型

C99允許使用基類型為void的指針類型?？梢远x一個(gè)基類型為void的指針變量（即void*型變量），它不指向任何類型的數(shù)據(jù)。
注意：不要把“指向void類型”理解為能指向“任何類型”的數(shù)據(jù)，而應(yīng)理解為“指向空類型”或“不指向確定的類型”的數(shù)據(jù)。在將它的值賦給另一指針變量時(shí)由系統(tǒng)對它進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，使之適合于被賦值的變量的類型。
例如：

int main()
{int a = 3;   //定義a為整型變量int* p1 = &a;//p1指向int型變量char* p2;//p2指向char型變量void* p3;//p3為無類型指針變量（基類型為void型）p3 = (void*)p1;//將p1的值轉(zhuǎn)換為void*類型，然后賦值給p3p2 = (char*)p3;//將p3的值轉(zhuǎn)換為char*類型，然后賦值給p2printf("%d", *p1);//合法，輸出整型變量a的值void* p3 = &a; printf("%d", *p3);//錯(cuò)誤，p3是無指向的，不能指向a
}

說明：
地址信息應(yīng)該包含位置信息和基類型的信息。 一定要注意基類型的信息，即存放存放在以此地址標(biāo)志的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)類型，否則無法實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取。所以對于void*類型的指針，這種指針無指向，在這種無指向的地址所標(biāo)志的存儲(chǔ)單元中是不可以存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)的，也就是說無法通過這種地址對內(nèi)存存取數(shù)據(jù)。
什么情況下會(huì)用到void*類型的指針：
在調(diào)用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配函數(shù)（如malloc、calloc、realloc函數(shù)）時(shí)會(huì)用到void*類型的指針。用戶用這些函數(shù)開辟動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，希望獲得此動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的起始地址，以便利用該動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。
C99規(guī)定malloc、calloc、realloc函數(shù)返回void*指針，使其“無指向”，這種指針稱為“空類型指針”，它不指向任一種具體的數(shù)據(jù)類型，只提供一個(gè)地址。這是C有關(guān)地址應(yīng)用的一種特殊情況。
這種空類型指針在形式上和其他指針一樣，遵循C語言對指針的有關(guān)規(guī)定，它也有基類型，只是它的基類型是void，可以這樣定義：

void*p; //定義p是void*型的指針變量

void*型指針代表“無指向的地址”，這種指針不指向任何類型的數(shù)據(jù)。不能企圖通過它存取數(shù)據(jù)，在程序中它只是過渡性的，只有轉(zhuǎn)換為有指向的地址，才能存取數(shù)據(jù)。

四、建立動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配區(qū)和使用void指針

【例題】建立動(dòng)態(tài)數(shù)組，輸入5個(gè)學(xué)生的成績，另外用一個(gè)函數(shù)檢查其中有無低于60分的，輸出不合格的成績。
【思路】用malloc開辟一個(gè)動(dòng)態(tài)自由區(qū)域，用來存放5個(gè)學(xué)生的成績，會(huì)得到這個(gè)動(dòng)態(tài)域的第一個(gè)字節(jié)的地址，他的基類型是void型。用一個(gè)基類型是int的指針變量p來指向動(dòng)態(tài)數(shù)組的各元素，并輸出它們的值。但必須先把malloc函數(shù)返回的void指針轉(zhuǎn)換為整型指針，然后賦給p1。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //程序中用了malloc函數(shù)，應(yīng)包含stdlib.h
void check(int* p)//定義check函數(shù)，形參是int*指針
{printf("不合格的成績?yōu)?#xff1a;");for (int i = 0; i < 5; i++){if (p[i] < 60)printf("%d ", p[i]);//輸出不合格成績}printf("\n");
}
int main()
{int* p1 = (int*)malloc(5 * sizeof(int));  //p1是int型指針，開辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存，將地址轉(zhuǎn)換為int*型，然后放在p1中for (int i = 0; i < 5; i++){scanf("%d", &p1[i]);//輸入5個(gè)學(xué)生的成績}check(p1);//調(diào)用check函數(shù)free(p1);return 0;
}

五、斷言assert

一種比較保守的編程方式：每一次都要驗(yàn)證動(dòng)態(tài)申請內(nèi)存的返回值是否為空，這里就需要用到斷言assert，assert函數(shù)的聲明都在assert.h的頭文件中，在用到這個(gè)函數(shù)時(shí)應(yīng)該用#include<assert.h>指令把a(bǔ)ssert.h頭文件包含在程序文件中。
【例題】輸出n個(gè)連續(xù)自然數(shù)中的所有素?cái)?shù)

void Getprimer(int n)
{int* p = (int*)malloc(n * sizeof(int));//堆assert(p != NULL);for (int i = 0; i < n; i++){p[i] = 1;}p[1] = p[0] = 0;//0和1不是素?cái)?shù)for (int i = 2; i < n; i++){for (int j = i + 1; j < n; j++){if (j % i == 0)p[j] = 0;}}for (int i = 2; i < n; i++){if (p[i] == 1){printf("%d是素?cái)?shù)\n", i);}}free(p);
}
int main()
{int n;printf("請輸入n的大小：");scanf("%d", &n);Getprimer(n);return 0;
}