C语言中动态内存函数：malloc、calloc、realloc和free的干货

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文章目录

• 前言
• 一、malloc、calloc、realloc和free函数是什么？
• 二、malloc、calloc、realloc和free的使用步骤
  • 1.引入库
• 总结

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前言

       在我们平时写代码的过程中，程序员可能会有一种需求：那就是我们向内存空间申请大小的时候，如果能自己人为干预的条件下，就可使得空间的利用效率能够大大提高，而不是申请大了造成空间浪费，或者是申请小了不足以使用，下面给大家分享一种动态内存的存储原理，在有需要的时候可以试试动态内存开辟空间。

一、malloc、calloc、realloc以及free函数它们是什么？

（一）malloc函数是什么？

1. malloc函数是C语言为我们提供的一个动态内存开辟的函数，它的常见的类型为 ：                                       void*  malloc  ( size_t  size );
2. 传入的是空间的大小（单位是字节）；传出的是新开辟空间的地址（指针）
3. 使用malloc函数切记一定要引头文件  #include
4. molloc函数是在堆区申请开辟空间的，并且向内存申请的是一块连续可用的空间，然后返回一个指向这块空间的指针.
5. 如果开辟成功，返回一个指向开辟好空间的指针；如果开辟失败，返回一个NULL指针，所以malloc的返回值要做检查.
6. 由于返回值的类型是void*,因此malloc函数并不知道所开辟空间的类型，具体在使用的时候，程序员根据自己的情况来决定做强制类型转换。

（二）calloc函数是什么？

1. calloc函数也是C语言为我们提供的一个动态内存开辟函数，它的常见类型为：                                               void*  calloc  ( size_t  num , size_t  size );
2. 该函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节初始化为全0.
3. calloc与malloc函数的区别：                                                                                          malloc函数在返回地址的时候，不对申请的空间做任何初始化，因此每个字节里面放的都是些随机值。                  

   

                                                                                                                                     calloc函数会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。
4. 如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数。
5. calloc(） =  malloc() + memset （0）                 

 （三）realloc函数

1. realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
2. 有时如果我们发现过去申请的空间太小了不够用，有时我们又觉得申请的空间过大了造成了浪费，那为了合理的使用内存，我们一定要会对内存的大小做灵活的调整。那realloc函数就可以做到对动态开辟内存的大小做合理调整。
3. realloc函数的类型如下： void*  realloc  （ void* ptr  ,  size_t size );
4. ptr是要调整的内存地址（旧空间的地址），size是调整之后的新大小
5. 返回值为调整之后的内存起始位置。
6. 这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间
7. realloc函数在调整内存空间的时候，存在两种情况：                                                      情况1：原有空间之后有足够大的空间时，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。                                                                                    情况2：原有空间之后没有足够大的空间时，扩展的办法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样的函数的返回的是一个新的内存地址。                             因此在使用realloc函数时就要多注意一些，要注意以上两种情况。

8. realloc (NULL,40)； 功能上等价于 malloc(40)；                                

 

（四）free函数

1. 函数free专门是用来做动态内存释放和回收的，函数的类型如下：                                        void*  free ( void* ptr );
2. free函数只能被用来释放动态开辟的内存。                                                                      如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的话，那么free函数的行为是未定义的。              如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事情也不做  。
3. 函数malloc和free都声明在头文件 stdlib.h 中                                                                   

二、使用步骤

1.引入库

针对函数realloc返回的地址是否与源地址相同，我们有如下代码来验证：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
#include 
int main()
{
	int* p = NULL;
	p=(int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc:");
		return;
	}
	//扩容空间
	int* ptr = (int*)realloc(p, 60);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc:");
		return;
	}
	p = ptr;
	//使用空间
	for (int i = 0; i <15; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	for (int i = 0; i < 15; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	//释放空间
	free(p);
	p = NULL;
	free(ptr);
	ptr = NULL;
	return 0;
}

  这是情况1的监视地址。可以发现当扩容很小的空间的时候，realloc是在原空间基础上追加扩容，所以realloc返回的地址就是原来空间的地址。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
#include 
int main()
{
	int* p = NULL;
	p=(int*)malloc(40);
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc:");
		return;
	}
	//扩容空间
	int* ptr = (int*)realloc(p, 80);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc:");
		return;
	}
	p = ptr;
	//使用空间
	for (int i = 0; i <20; i++)
	{
		*(p + i) = i;
	}
	for (int i = 0; i < 20; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	//释放空间
	free(p);
	p = NULL;
	free(ptr);
	ptr = NULL;
	return 0;
}

 这是情况2的监视地址。可以发现当扩容很大的空间的时候，原空间可能后面的空间大小不足以扩容，这时realloc是在堆空间中另开辟一块空间的地址来返回给realloc函数，所以realloc返回的地址是新的空间的地址。 跟之前的地址是不一样的。

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总结

malloc   —— 不初始化空间

 calloc   ——  空间内部初始化全0

realloc   ——  调整内存空间的大小，如果第一个参数是NULL，功能类似于malloc

   free     ——  释放动态开辟的内存空间

提示：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了动态内存函数的使用细节以及注意点供各位C语言学习者参观和借鉴，由于本人编程shui如有不足和错误请私信我纠正。