C语言动态内存分配

C动态内存分配

数组是固定数量的值的集合,在声明数组的大小之后,无法更改。有时,数组大小可能不够,就需要动态扩容。解决此问题,可以在运行时手动分配内存。这在C编程中称为动态内存分配

动态分配存储器涉及到的库函数有

  • malloc()

  • calloc()

  • realloc()

  • free()

这些函数在头文件中定义。


1.malloc()

名称“ malloc”代表内存分配,memory allocation。

malloc()函数保留指定字节数的内存块。并且,它返回一个指针void可铸造成任何形式的指针。


malloc()的语法

ptr = (castType*) malloc(size);

ptr = (int*) malloc(100 * sizeof(float));

上面的语句分配了400个字节的内存。这是因为float的大小为4个字节。并且,指针ptr保存分配的存储器中的第一个字节的内存地址。

如果无法分配内存,则表达式将产生一个NULL指针。


2.calloc()

名称“ calloc”代表连续分配,contiguous allocation。

malloc()函数分配内存,但不初始化内存。而calloc() 函数分配内存并将所有位初始化为零。


calloc()的语法

ptr = (castType*)calloc(n, size);

例:

ptr = (float*) calloc(25, sizeof(float));

上面的语句为float类型的25个元素在内存中分配了连续的空间。


3.free()

使用calloc()malloc()不单独释放创建的动态分配内存,必须明确使用free()释放空间。


free()的语法

free(ptr);

该语句释放由指向的内存中分配的空间ptr


示例1: malloc()和free()

// Program to calculate the sum of n numbers entered by the user
#include 
#include 
int main()
{
    int n, i, *ptr, sum = 0;
    printf("Enter number of elements: ");
    scanf("%d", &n);
    ptr = (int*) malloc(n * sizeof(int));
 
    // if memory cannot be allocated
    if(ptr == NULL)                     
    {
        printf("Error! memory not allocated.");
        exit(0);
    }
    printf("Enter elements: ");
    for(i = 0; i < n; ++i)
    {
        scanf("%d", ptr + i);
        sum += *(ptr + i);
    }
    printf("Sum = %d", sum);
  
    // deallocating the memory
    free(ptr);
    return 0;
}

在这里,我们已为n个数字动态分配了内存


示例2: calloc()和free()

// Program to calculate the sum of n numbers entered by the user
#include 
#include 
int main()
{
    int n, i, *ptr, sum = 0;
    printf("Enter number of elements: ");
    scanf("%d", &n);
    ptr = (int*) calloc(n, sizeof(int));
    if(ptr == NULL)
    {
        printf("Error! memory not allocated.");
        exit(0);
    }
    printf("Enter elements: ");
    for(i = 0; i < n; ++i)
    {
        scanf("%d", ptr + i);
        sum += *(ptr + i);
    }
    printf("Sum = %d", sum);
    free(ptr);
    return 0;
}

4.realloc()

如果动态分配的内存不足或超出要求,则可以使用该realloc()功能更改以前分配的内存的大小。


realloc()的语法

ptr = realloc(ptr, x);

在这里,ptr以新的大小x重新分配。


示例3: realloc()

#include 
#include 
int main()
{
    int *ptr, i , n1, n2;
    printf("Enter size: ");
    scanf("%d", &n1);
    ptr = (int*) malloc(n1 * sizeof(int));
    printf("Addresses of previously allocated memory: ");
    for(i = 0; i < n1; ++i)
         printf("%u\n",ptr + i);
    printf("\nEnter the new size: ");
    scanf("%d", &n2);
    // rellocating the memory
    ptr = realloc(ptr, n2 * sizeof(int));
    printf("Addresses of newly allocated memory: ");
    for(i = 0; i < n2; ++i)
         printf("%u\n", ptr + i);
  
    free(ptr);
    return 0;
}

运行该程序时,输出为:

输入大小:2
先前分配的内存的地址:26855472
26855476

输入新的尺寸:4
新分配的内存地址:26855472
26855476
26855480
26855484

总结

malloc动态分配内存,不初始化

int n, *ptr = 0;
printf("Enter number of elements: ");
scanf("%d", &n);
ptr = (int*) malloc(n * sizeof(int));

如果无法分配内存,则返回NULL

calloc动态分配内存,初始化所有bit为0

int n, *ptr = 0;
printf("Enter number of elements: ");
scanf("%d", &n);
ptr = (int*) calloc(n, sizeof(int));

如果无法分配内存,则返回NULL

free释放内存

free(ptr);

realloc重新分配内存

ptr = realloc(ptr, n * sizeof(int));

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