C\C++ 中 malloc、calloc、realloc 函数的用法

前言

C\C++提供了底层的内存操作，为程序提供了强大的能力。在使用 malloc() calloc() realloc() 进行动态内存分配时，内存区域中的这个空间称为堆(heap)，另一个内存区域，称为栈(stack)，其中的空间分配给函数的参数和本地变量，执行完该函数后，存储参数和本地变量的内存空间就会自动释放。而堆中的内存是由人控制的，在分配堆上的内存时，需要人自己来判断什么时候需要分配，什么时候需要释放。

malloc

1. 函数原型
   (TYPE *) malloc(SIZE)
2. 函数功能
   malloc() 在内存的动态存储区中分配一块长度为 SIZE 字节的连续区域。参数 SIZE 为需要的内存空间的长度，返回该区域的地址。malloc() 函数不能为所分配的空间初始化值，需要使用 memset()，不然可能会出现内存中遗留的数据。在程序结束前，需要使用 free() 进行内存释放。
3. 使用

int *p = NULL;
p = (int *) malloc(sizeof(int)); // 申请
memset(p, 20, sizeof(int) / 4); // 赋初值（不可取）
printf("%d\n", *p); // 20
free(p); // 释放

主要注意的是，memset() 是按照字节来进行赋值，而 char 类型的空间恰好是1字节，所以 memset() 最好用于 char 类型的赋值。当然，也可以用 sizeof(int) / 4 来给 int 类型赋值，只不过只能赋 0x00 - oxff 的值。不然的话就是按位赋值四次。

char *p = NULL;
p = (char *) malloc(sizeof(char));
memset(p, 'g', sizeof(char));
printf("%c\n", *p); // g
free(p);
p = NULL;

如上，char 类型可以完美的赋值。

calloc

1. 函数原型
   (TYPE * )calloc(int n, SIZE);
2. 函数功能
   calloc() 函数功能和 malloc 类似，都是从堆内存中分配内存，不同的是，calloc() 会自动进行初始化，每一位都初始化为零。n 表示元素的个数，SIZE 为单位元素的长度，从定义上看，calloc() 适合为数组申请动态内存。与 malloc() 最后也需要使用 free() 进行内存释放。
3. 使用

#define SIZE 10
int *p;
p = (int *) calloc(SIZE, sizeof(int));
for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {
    p[i] = i;
}
for (int j = 0; j < SIZE; ++j) {
    printf("%d\n", p[j]); // 0, 1, 2, 3, 4, 5 ...
}
free(p);
p = NULL;

realloc

1. 函数原型
   (TYPE * )realloc(TYPE *ptr, NEW_SIZE);
2. 函数功能
   realloc() 是给一个已经分配了地址的指针重新分配动态内存空间，*ptr 为原有的空间地址，NEW_SIZE 是重新申请的空间，若新的空间小于之前的空间，则不会进行改变，若新的空间大于原来的空间，则会从堆内存中为 *ptr 分配一个大小为 NEW_SIZE 的空间吗，同时将原来空间的内容依次复制进新的地址空间，*ptr 之前的空间被释放，realloc() 所分配的空间也是未初始化的。
3. 使用

#define SIZE 10
int *p;
p = (int *) calloc(SIZE, sizeof(int));
for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {
    p[i] = i;
}
p = (int *) realloc(p, SIZE * 2);
for (int j = 10; j < SIZE * 2; ++j) {
    p[j] = j;
}
for (int k = 0; k < SIZE * 2; ++k) {
    printf("%d\n", p[k]); // 1, 2, 3, ... , 19
}
free(p);
p = NULL;