动态内存管理（C语言）详细总结

作者：旧梦拾遗186

专栏：C语言编程----小比特成长日记

 

每日励志：

不要抱怨别人比你富有，因为在他们财富的背后是艰辛，没有付出就没有收获，与其抱怨还不如积极奋斗，也许经过你的付出明天的明天你会比他们更富有。

前言：

今天小编带大家学习动态内存管理（C语言）详细总结（malloc，calloc，realloc）

目录

1. 为什么存在动态内存分配

2. 动态内存函数的介绍  

2.1 malloc和free

举个例子：

2.2 calloc  

 举个例子：

 2.3 realloc

举个例子：

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1. 为什么存在动态内存分配

我们已经掌握的内存开辟方式有：

int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间

但是上述的开辟空间的方式有两个特点：

1. 空间开辟大小是固定的。

2. 数组在申明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配。

但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，

那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。

这时候就只能试试动态存开辟了。

 

2. 动态内存函数的介绍  

2.1 malloc和free

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

C 语言提供了一个动态内存开辟的函数malloc：

void* malloc (size_t size);

 

这个函数向内存申请一块 连续可用 的空间，并返回指向这块空间的指针。

1.如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。

2.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。

3.返回值的类型是 void* ，所以 malloc 函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己 来决定。

4.如果参数 size 为 0 ， malloc 的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (void* ptr);

free 函数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，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。

举个例子：

#include 
#include
int main()
{
	
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	
	int* ptr = NULL;
	ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));
	if (NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
	{
		int i = 0;
		for (int i = 0; i < num; i++)
		{
			*(ptr + i) = i;
		}
	}
	for (int i = 0; i < num; i++)
	{
		printf("%d", ptr[i]);
	}

	free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
	ptr = NULL;//是否有必要？
	return 0;
}

 注意：最后的p要置为NULL不然会形成野指针。

 

2.2 calloc  

C 语言还提供了一个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

1.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 0 。

2.与函数 malloc 的区别只在于 calloc 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 。

 举个例子：

#include 
#include 
int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if (NULL != p)
	{

	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

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0。

在内存中我们可以观察到此功能。 

 所以如何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函数来完成任务。

 2.3 realloc

realloc 函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的使用内存，我们一定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大小 的调整。

 原型如下：

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

1.ptr 是要调整的内存地址

2.size 调整之后新大小

3.返回值为调整之后的内存起始位置。

4.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。

5.realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

 

realloc在调整内存空间的是存在两种情况：

情况 1 ：原有空间之后没有足够大的空间

 

情况1

当是情况 2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小

的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。

由于上述的两种情况， realloc 函数的使用就要注意一些

情况2：原有空间之后有足够大的空间

 

当是情况2   的时候，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。

举个例子：

#include 
#include 
#include
#include
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if (NULL == p)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = i + 1;
	}
	//扩容
	int* ptr = realloc(p, 80);
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

 

 

 

 对应上述两种情况，对于开辟内存比较大的情况下，我们可以看到，对于p和ptr的地址是不一样的，对应上面两种情况

 

 

结语：

每个人的成长都是能力和想要得到的东西，不断匹配的过程，当你的才华和欲望不匹配时，你就该静下心来学习了，如果小编的总结能对你有所帮助，希望小伙伴们三连加关注哦，你的支持是小编创作的最大动力。