C语言中 malloc,calloc 和 realloc 函数之间的区别

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 内存区域可以分为栈,堆,静态存储区和常量存储区。局部变量,函数形参,临时变量都是在栈上获得内存的,它们获取的方式都是由编译器自动执行的。

C 标准函数库提供了许多函数来实现对堆上内存管理,其中包括:malloc 函数,free 函数,calloc 函数和 realloc 函数。使用这些函数需要包含头文件stdlib.h


1.   malloc 函数

malloc 函数可以从堆上获得指定字节的内存空间,其函数声明如下:
void * malloc(int n);
其中,形参n为要求分配的字节数。如果函数执行成功,malloc 返回获得内存空间的首地址;如果函数执行失败,那么返回值为 NULL。由于 malloc 函数值的类型为 void 型指针,因此,可以将其值类型转换后赋给任意类型指针,这样就可以通过操作该类型指针来操作从堆上获得的内存空间。
     需要注意的是,malloc 函数分配得到的内存空间是未初始化的。因此,一般在使用该内存空间时,要调用另一个函数memset来将其初始化为全0。memset函数的声明如下:
    void * memset (void * p,int c,int n) ;
     该函数可以将指定的内存空间按字节单位置为指定的字符c。其中,p为要清零的内存空间的首地址,c为要设定的值,n为被操作的内存空间的字节长度。如果要用 memset 清0,变量 c 实参要为 0。malloc 函数和 memset 函数的操作语句一般如下:

void * memset (void * p,int c,int n) ;

     该函数可以将指定的内存空间按字节单位置为指定的字符 c。其中,p 为要清零的内存空间的首地址,c 为要设定的值,n 为被操作的内存空间的字节长度。如果要用 memset 清 0,变量 c 实参要为 0。malloc函数和 memset 函数的操作语句一般如下:
int * p=NULL;
p=(int *)malloc(sizeof(int));
if(p==NULL)
    printf(“Can’t get memory!\n”);
memset(p,0,siezeof(int));
注意:通过malloc函数得到的堆内存必须使用memset函数来初始化


2. free函数
       从堆上获得的内存空间在程序结束以后,系统不会将其自动释放,需要程序员来自己管理。一个程序结束时,必须保证所有从堆上获得的内存空间已被安全释放,否则,会导致内存泄露。例如上面的demo就会发生内存泄露。
free函数可以实现释放内存的功能。其函数声明为:
void free (void * p);
    由于形参为void指针,free函数可以接受任意类型的指针实参。
    但是,free函数只是释放指针指向的内容,而该指针仍然指向原来指向的地方,此时,指针为野指针,如果此时操作该指针会导致不可预期的错误。安全做法 是:在使用free函数释放指针指向的空间之后,将指针的值置为NULL。因此,对于上面的demo,需要在return
语句前加入以下两行语句:
free(p);
p=NULL;
注意:使用malloc函数分配的堆空间在程序结束之前必须释放


3. calloc函数
calloc函数的功能与malloc函数的功能相似,都是从堆分配内存。其函数声明如下:
void *calloc(int n,int size);
函数返回值为 void 型指针。如果执行成功,函数从堆上获得 size *n 的字节空间,并返回该空间的首地址。如果执行失败,函数返回 NULL。该函数与 malloc 函数的一个显著不同时是,calloc 函数得到的内存空间是 经过初始化的,其内容全为 0。calloc 函数适合为数组申请空间,可以将 size 设置为数组元素的空间长度,将 n 设置为数组的容量。

提示:calloc函数的分配的内存也需要自行释放


4. realloc函数
realloc函数的功能比malloc函数和calloc函数的功能更为丰富,可以实现内存分配和内存释放的功能,其函数声明如下:
void * realloc(void * p,int n);
其中,指针 p 必须为指向堆内存空间的指针,即由 malloc 函数、calloc 函数或 realloc 函数分配空间的指针。realloc 函数将指针 p指向的内存块的大小改变为n字节。如果 n 小于或等于 p 之前指向的空间大小,那么。保持原有状态不变。如果n大于原来 p 之前指向的空间大小,那么,系统将 重新为p从堆上分配一块大小为 n 的内存空间,同时,将原来指向空间的内容依次复制到新的内存空间上,p 之前指向的空间被释放。relloc 函数分配的空间 也是未初始化的。
注意:使用 malloc 函数,calloc 函数和 realloc 函数分配的内存空间都要使用 free 函数或指针参数为NULL的 realloc 函数来释放。

注意:如果要使用realloc函数分配的内存,必须使用memset函数对其内存初始化



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