结构体数组的动态内存分配和释放方式

# 1.1 什么是内存分配

在计算机编程中，内存分配是指程序在运行过程中动态获取可用内存空间的过程。内存作为存储程序运行所需数据和指令的地方，在编程中扮演着至关重要的角色。静态内存分配是在编译阶段确定内存空间大小，而动态内存分配则允许程序在运行时根据需要调整内存大小。常见的内存分配方式包括在栈上分配局部变量和在堆上使用动态内存分配函数分配内存。动态内存分配的主要原理是在堆上动态分配内存，并通过指针来管理和访问这些内存块。然而，动态内存分配也会带来内存泄漏和内存溢出等问题，需要注意及时释放申请的内存空间，以避免出现不必要的错误。

# 2. C 语言中的动态内存分配

#### 2.1 动态内存分配的操作符

在 C 语言中，动态内存分配是一种灵活的内存管理机制，通过 `malloc`、`calloc` 和 `realloc` 这三个函数，我们可以在程序运行过程中动态地申请和释放内存空间。

##### 2.1.1 `malloc` 函数的使用及注意事项

`malloc` 函数用于在堆区分配指定大小的内存空间，其原型为 `void* malloc(size_t size)`。例如，动态分配一个整型变量的内存空间可以使用如下代码：

int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
if (ptr == NULL) {
    // 内存分配失败的处理
} else {
    *ptr = 10;
}

- 使用 `malloc` 分配内存后，需要在使用完毕后调用 `free` 函数释放内存，防止内存泄漏。
- 在使用前需要进行 `NULL` 检查，确保内存分配成功。

##### 2.1.2 `calloc` 函数的功能与使用场景

`calloc` 函数与 `malloc` 类似，不同之处在于，`calloc` 分配的内存空间会被初始化为 0。其原型为 `void* calloc(size_t num, size_t size)`。下面是一个使用 `calloc` 分配数组空间的例子：

int* arr = (int*)calloc(5, sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    // 内存分配失败的处理
} else {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] = i;
    }
}

- `calloc` 分配的内存空间会被初始化为 0，适合用于分配数组等需要初始化的情况。
- 一样需要检查分配结果是否为 `NULL`。

##### 2.1.3 `realloc` 函数的作用和示例

`realloc` 函数用于重新分配之前 `malloc` 或 `calloc` 分配的内存空间，其原型为 `void* realloc(void* ptr, size_t size)`。下面是一个动态改变数组大小的示例：

int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    // 内存分配失败的处理
} else {
    int* new_arr = (int*)realloc(arr, 10 * sizeof(int));
    if (new_arr == NULL) {
        // 内存重新分配失败的处理
    } else {
        arr = new_arr;
    }
}

- 使用 `realloc` 可以调整之前分配的内存空间大小，但可能会导致数据被搬移，应谨慎使用。
- 当内存不足时，`realloc` 可能会失败，需要注意处理失败情况。

#### 2.2 动态内存分配的常见问题

动态内存分配在使用过程中可能会遇到一些常见问题，如内存分配失败、内存越界访问、内存对齐问题和内存碎片化等。

##### 2.2