C语言——动态内存函数（malloc、calloc、realloc、free）

前言：

在C语言中，动态内存函数是块重要的知识点。以往，我们开辟空间都是固定得，数组编译结束后就不能继续给它开辟空间了，开辟的空间满了，就不能在开辟空间了（就是不能在添加数据了）。学习本文章，我们就可以解决这个问题，向内存申请空间，满啦可以继续申请空间。

一、malloc函数

需要头文件——

浏览器直接翻译：

malloc函数（动态内存开辟的函数）：

void* malloc(size_t size);

功能：
这个函数向内存申请一个连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针。

• 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
• 如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查。
• 返回值的类型是void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由使用者自己决定。
• 如果size为0，malloc的行为是标准还是未定义的，由编译器决定。
• malloc申请的空间，当程序退出时，要还给操作系统，当程序不退出，动态申请的内存，不会主动释放，需要用free函数来释放。
  malloc申请的内存空间：
  malloc申请到空间后，直接返回这个空间的首地址，不会初始化空间的内容。
  举个例子：

#include 
#include 
int main()
{
//变长数组的知识点（vs不能用，gcc可以用）
    //int num = 0;
    //scanf("%d", &num);
    //int arr[num] = { 0 };
    int* ptr = NULL;
    ptr = (int*)malloc(40);
    if (ptr == NULL)//判断ptr指针是否为空
    {
        perror("malloc");
        exit; 
    }
    else
    {
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 10; i++)//给开辟的空间赋值
            ptr[i] = i + 1;
    }
    free(ptr);//释放ptr指向的空间
    ptr = NULL;//让ptr指向空
    return 0;
}

二、calloc函数

需要头文件——

浏览器直接翻译：

calloc函数（动态内存分配函数）：

void* calloc(size_t num, size_t size);

功能：

• 函数的功能是，为num个大小为size元素开辟一块空间，并且把空间的每一个字节初始化为0.
• 与malloc函数的区别，只在于calloc函数会在返回地址之前把申请空间的每一个字节初始化为0.
  举个例子：

#include 
#include 
int main()
{
    int* p = (int*)calloc( 10,sizeof(int));
    if (p == NULL)//成立，开辟失败
    {
        perror("calloc");
        exit;
    }
    free(p);
    p = NULL;
    return 0;
}

p指向的地址：

三、realloc函数

需要头文件——

浏览器直接翻译：

realloc函数（动态内存管理更加灵活）：
有时候我们发现过去申请的空间小了，有时候我们会觉得过去申请的空间过大，为了合理使用内存，我们一定要对内存的大小做灵活的调整。realloc函数可以做到对动态开辟内存大小进行调整。

void* realloc(void* ptr, size_t size);

功能：

• ptr是要调整的内存地址。
• size是调整后的新大小。
• 返回值为调整之后的内存起始位置。
• 这个函数在调整原空间大小的基础上，还会将原来的数据移到新的空间。
  注意：
  realloc调整内存空间有两种情况。

  • 情况1：原有空间之后有足够大的空间（原地扩容）。
    当是情况1的时候，要扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生改变。
    

  • 情况2：原有空间后面没有足够大的空间（异地扩容）。
    当是情况2的时候，原有空间后面没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另外找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
    
    所以我们在使用realloc函数的时候一定要注意：
    1、开辟新的空间。
    2、 会将旧的空间数据拷贝到新的空间。
    3、释放旧的空间。
    4、返回新空间的起始地址。
    举个例子：

#include 
#include 
int main()
{
    int* ptr =(int*) malloc( 100 );
    if (ptr != NULL)
    {
//可以使用这个空间
    }
    else
    {
        perror("malloc");
        exit;
    }
    //扩展空间
    int* p = (int*)realloc(ptr, 1000);//可能增容失败
    if (p != NULL)
    {
        //增容成功
        ptr = p;//p指向的空间交给ptr去维护
    }
    free(ptr);//把开辟早堆上的空间释放掉
    ptr = NULL;
    return 0;
}

四、free函数

需要头文件——

浏览器直接翻译：

free函数（释放动态开辟的内存）：

void* free(void* ptr);

功能：

• 如果参数ptr指向的那个空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义的。
• 如果参数ptr是NULL指针，则函数什么事都不做。