动态内存管理是C语言中一项关键的功能，允许程序在运行时动态地分配内存。它主要通过以下函数实现：malloc、calloc、realloc和free。以下是对这些函数的详细解释和一些常见的笔试题及其解答。

动态内存分配函数

1. malloc

   • 用途：分配指定字节大小的内存块，未初始化。
   • 原型：void* malloc(size_t size);
   • 返回值：返回指向已分配内存的指针，若失败则返回NULL。
   • 例：int *p = (int*) malloc(10 * sizeof(int));

2. calloc

   • 用途：分配内存并初始化为0。
   • 原型：void* calloc(size_t nmemb, size_t size);
   • 返回值：返回指向已分配内存的指针，若失败则返回NULL。
   • 例：int *p = (int*) calloc(10, sizeof(int));

3. realloc

   • 用途：调整已分配内存块的大小。
   • 原型：void* realloc(void* ptr, size_t size);
   • 返回值：返回新内存块的指针，若失败则返回NULL。
   • 例：p = (int*) realloc(p, 20 * sizeof(int));

4. free

   • 用途：释放已分配的内存。
   • 原型：void free(void* ptr);
   • 使用：free(p);

常见笔试题详解

1. 题目：用malloc动态分配内存，填写数据，然后释放。

   #include <stdio.h>  
   #include <stdlib.h>  
   int main() {  
      int n = 5;  
      int *arr = (int*) malloc(n * sizeof(int));  
      if (arr == NULL) {  
          printf("Memory allocation failed\n");  
          return 1;  
      }  
      for (int i = 0; i < n; i++) {  
          arr[i] = i * i;  
          printf("%d ", arr[i]);  
      }  
      printf("\n");  
      free(arr);  
      return 0;  
   }  

2. 题目：解释realloc失败后的内存状态。

   realloc可以失败并返回NULL，但它不会影响传递的指针的原有内存。这意味着在调用realloc失败后，原内存块保持不变，程序员需要处理NULL返回指针避免内存泄漏。

3. 题目：为什么在free后设置指针为NULL是个好习惯？

   当我们调用free后，指针仍然保留着原来的地址，但该内存已被释放，成为悬空指针(dangling pointer)。如果尝试使用或释放它，会导致未定义行为。将指针设置为NULL，有助于避免错误访问或双重释放。

注意事项

• 确保任何用malloc, calloc或realloc分配的内存都被free释放。
• 检查内存分配的返回值是否为NULL，以避免访问空指针。
• 避免内存泄漏，当程序失去对动态分配内存的引用时会发生牛导致内存泄漏。

理解和熟练掌握动态内存管理是C语言编程中至关重要的一环，特别是在处理大型项目或需要高效内存使用的场合。