动态内存分配

背景

以前如果需要从键盘输入数组的范围并定义是行不通的。

只能定义一个较大的值作为数组的大小，此时数组长度必须在编译的时候确定

而动态数组允许你在程序运行过程中（Runtime）才决定数组的大小。

有：

语言: C)产生动态数组，编写程序，输入数组大小后，通过动态分配内存函数malloc产生数组。
**输入格式要求："%d" 提示信息："Enter array size:"
**输出格式要求："array[%d]=%d\n"
程序运行示例如下：
Enter array size:8
array[0]=0
array[1]=10
array[2]=20
array[3]=30
array[4]=40
array[5]=50
array[6]=60
array[7]=70

代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 必须包含这个头文件才能使用 malloc 和 free

int main() {
    int size;
    int *array; // 定义一个指针，用于指向动态分配的内存地址
    int i;

    // 1. 提示并输入数组大小
    printf("Enter array size:");
    scanf("%d", &size);

    // 2. 动态分配内存
    // malloc 返回的是 void*，通常建议显式转换为 int*
    // 分配的大小是：元素个数 * 每个元素占用的字节数
    array = (int*)malloc(size * sizeof(int));

    // 检查内存是否分配成功（虽然小程序通常不会失败，但在工程中这是必须的）
    if (array == NULL) {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }

    // 3. 赋值并按照格式输出
    // 根据你的示例，规律是：数值 = 下标 * 10
    for (i = 0; i < size; i++) {
        array[i] = i * 10;
        printf("array[%d]=%d\n", i, array[i]);
    }

    // 4. 释放内存
    // 动态分配的内存必须手动释放，否则会导致内存泄漏
    free(array);

    return 0;
}

(int*)malloc(size * sizeof(int))这一句话中的占用的字节数可不可以输入数字来替代？

可以，但不推荐。

sizeof(int) 的作用是获取 int 类型在当前计算机上占用的字节数。

• 在现代常见的电脑上，int 通常是 4 字节。
• 所以写 malloc(size * 4) 和 malloc(size * sizeof(int)) 效果是一样的。

为什么不推荐写死数字？ 因为可移植性（Portability）。

• 有些老式嵌入式系统或特殊的单片机，int 可能是 2 字节。
• 如果你写死了 4，放到那台机器上，你的数组就会变得比预期大，或者出现内存对齐错误。
• 使用 sizeof(int)，编译器会自动帮你判断当前机器是几字节，代码更健壮。

可不可以换成char，即给char类型的数组分配内存的时候？

完全可以

NULL这个到底是啥？

在 C 语言的定义里，它长这样：

#define NULL ((void *)0)

你可以把它理解为一个“无效地址”或者“空地址”。

• 在内存里，地址 0 是受操作系统严格保护的，任何程序都不允许读写这个地址。
• 所以，当我们把一个指针指向 NULL，就是明确表示：这个指针目前不指向任何有效的东西。

NULL 的值： 在 C 语言中，NULL 是一个宏，用于表示空指针。在大多数编译器和标准库实现中，它通常被定义为整数 0 或者 ((void *)0)。无论哪种定义，其底层的数值表示都是 0。

打印结果： 当 printf("%d\n", NULL); 执行时，它会将 NULL 对应的值（即 0）按照整数格式打印出来。因此，输出结果将会是 0。

array == NULL是怎么实现检查内存是否分配成功的？

​ malloc 的内部逻辑大致如下（简化版）：

1. 你去告诉操作系统：“我要 100 字节内存”。
2. 操作系统去堆（Heap）里找，看有没有连续的 100 字节空地。
3. 情况一（成功）： 找到了。操作系统把这块地的首地址（比如 0x12345678）返回给你。
   • 这时 array 等于 0x12345678，不等于 NULL。
4. 情况二（失败）： 内存满了，或者你要的太大了（比如你要 1000GB），实在找不到了。操作系统就会返回 **NULL**。
   • 这时 array 等于 NULL。

所以，if (array == NULL) 这行代码就是在问：“操作系统，你刚才给我分配内存的时候，是拒绝我了吗？”

free(array);中为什么动态分配的内存必须要释放？

​ 打个比方：酒店 vs. 家

• 栈内存（Stack - 也就是普通的变量）： 像是你的家。
  • 你回家（函数开始），住进去，出门（函数结束），灯自动关，房间自动空出来。系统自动管理，不需要你操心。
• 堆内存（Heap - 也就是 malloc 的内存）： 像是住酒店。
  • malloc 就是你去前台办理入住（申请房卡）。
  • 你在房间里睡觉、放东西（存数组数据），这叫“使用”。
  • 关键点来了： 当你离开酒店（程序跑去执行别的函数了），如果你不去前台退房（free），酒店系统会认为你还住在里面。

什么是内存泄漏（Memory Leak）？

你走了，但没退房。

1. 对于你（程序）来说： 你的指针变量 array 可能在函数结束时销毁了（你把房卡丢了）。你再也找不到那个房间了，你也无法再使用它。
2. 对于酒店（操作系统）来说： 电脑显示那个房间“占用中”。如果有新客人来，酒店不能把这个房间给别人。

后果： 如果你写了一个死循环或者服务器程序（长期运行），不断地 malloc 却不 free（不断开房不退房），酒店的房间很快就会全部爆满。 最终，物理内存被耗尽，操作系统会强制杀掉你的程序，甚至导致电脑死机。这就是内存泄漏。