C語言動態內存分配實現：malloc函數詳解

一、什麼是動態內存分配？

在程序運行時，動態內存分配是指程序根據需要在內存中動態地分配一塊內存空間，並在使用完畢後釋放該內存空間，以供其他程序使用，從而實現內存空間的靈活管理。動態內存分配需要使用C語言提供的malloc函數和free函數。

二、malloc函數的詳細介紹

malloc函數是C語言中的標準庫函數，其原型為void * malloc(size_t size)，其中size_t是一個無符號整型。

void * malloc(size_t size){
    if(size<=0){
        return NULL;
    }
    void *p = (void *)sbrk(size);
    if(p == (void *)-1){
        return NULL;
    }
    return p;
}

該函數的作用是分配size位元組的內存空間，並返回一個指向該內存空間的指針。如果分配失敗，則返回NULL。malloc函數的內部實現使用了系統調用sbrk，用於在進程的地址空間中擴大或縮小堆空間，也就是獲取一段連續的內存空間。

三、動態內存分配的注意事項

1.內存泄漏：在分配內存之後，需要在使用完畢後手動釋放該內存空間，否則會產生內存泄漏。因為程序終止時會自動釋放所有被分配的內存，但是在程序運行時分配的內存必須手動釋放。

2.指針指向問題：分配內存空間時會返回一個指向該內存空間的指針，需要注意指針指向的正確性，以避免意外修改其它內存空間。因此，我們通常使用sizeof運算符來獲得空間的大小，以保證分配的內存空間足夠使用。

3.內存對齊問題：內存分配時通常以位元組為單位進行分配，由於計算機各個組件內部的位元組對齊方式不同，可能會導致一些內存對齊問題。為了解決這個問題，可以使用C語言中的alignof操作符獲取系統對齊要求，並手動進行內存對齊。

四、示例代碼

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int)*10);
    if(p == NULL){
        printf("內存分配失敗");
        return 1;
    }
    for(int i=0;i<10;i++){
        *(p+i) = i+1;
    }
    for(int i=0;i<10;i++){
        printf("%d ",*(p+i));
    }
    free(p);
    return 0;
}

上述代碼利用了malloc函數動態分配了一個int類型的數組空間，大小為10*sizeof(int)，即40個位元組，並存儲在指針變量p中。該示例代碼使用了for循環來向這個數組中賦值，並通過for循環輸出了數組的值。最後，通過調用free函數釋放了這個數組佔用的內存空間。