C和指针--动态内存分配

1.为什么需要使用动态内存分配

数组的元素存储于内存中连续的位置上，当一个数组被声明时，它所需要的内存在编译时就被分配。当你声明数组时，必须用一个编译时常量指定数组的长度。但是，数组的长度常常在运行时才知道，这是由于它所需的内存空间取决于输入数据。为了避免空间的浪费和超出范围的处理，需要使用动态内存分配。

2.常见的动态内存错误

• 动态内存分配最常见的错误就是忘记检查所请求的内存是否成功分配。被访问的内存可能保存了其他变量的值，对它进行修改将破坏那个变量，修改那个变量将破坏你存储在那里的值，这种类型的bug非常难以发现。
• 动态内存分配的第二大错误来源是操作内存时超出了分配内存的边界。在malloc和free的有些实现中，它们以链表的形式维护可用的内存池，对分配的内存之外的区域进行访问可能破坏这个链表，这有可能产生异常，从而终止程序。

当一个使用动态内存分配的程序失败时，人们很容易把问题的责任推给malloc和free函数。但是它们实际上很少是罪魁祸首。事实上，问题几乎总是出现在你自己的程序中，而且常常是由于访问了分配内存以外的区域引起的。

警告：

当你使用free时，可能出现各种不同的错误。传递给free的指针必须是一个从malloc、calloc或realloc函数返回的指针。传递给free函数一个指针，让它释放一块并非动态分配的内存可能导致程序立即或在晚些时候终止。试图释放一块动态分配内存的一部分也有可能引起类似的问题。

释放一块内存的一部分是不允许的。动态分配的内存必须整块一起释放。但是realloc函数可以缩小一块动态分配的内存，有效地释放它尾部的部分内存。

最后，必须小心，不要访问已经被free函数释放了的内存。假定你对一个指向动态分配的内存的指针进行了复制，而且这个指针的几份拷贝散布于程序各处。你无法保证当你使用其中一个指针时它所指向的内存是不是已经被另一个指针释放。另一方面，必须确保程序中所有使用这块内存的地方在这块内存被释放之前停止对它的使用。

3.内存泄漏

当动态分配的内存不再需要使用时，它应该被释放，这样它以后可以被重新分配使用。分配内存但在使用完毕后不释放将引起内存泄漏。在那些所有执行程序共享一个通用内存池的操作系统中，内存泄漏将一点点榨干可用内存，最终使其一无所有。要摆脱这种困境，只有重启系统。

其他操作系统能够记住每个程序当前拥有的内存段，这样当一个程序终止时，所有分配给它但未被释放的内存全部归还给内存池。但即使在之类系统中，内存泄漏仍然是一个严重的问题，因为一个持续分配却一点不释放内存的程序最终将耗尽可用的内存。