malloc,calloc,realloc,free函数

在进行C/C++编程的时候，需要程序员对内存的了解比较清楚，经常需要操作的内存可分为下面几个类别：

    1.堆栈区（stack）：由编译器自动分配与释放，存放函数的参数值，局部变量，临时变量等等，它们获取的方式都是由编译器自动执行的；    2.堆区（heap）：一般由程序员分配与释放，如果编程者不释放，程序结束时可能由操作系统回收（注意：C/C++没有这种回收机制，但Java/C#有）。我们这里说的堆区与数据结构中的堆是两回事，分配方式类似于链表；    3.全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块儿的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。    4.文字常量区：常量字符串是放在这里的，程序结束后由系统释放。    5.程序代码区：存放函数体的二进制代码。
 
    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、calloc函数、realloc函数和free函数。使用这些函数需要包含头文件stdlib.h。
它们的声明如下：
•void* malloc(int n);
•void  free (void * p);
•void* calloc(int n,int size);

•void* realloc(void * p,int n);

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);
   若函数执行成功，malloc返回获得内存空间的首地址；当函数执行失败，就返回NULL。其中，形参n为要求分配的字节数。由于malloc函数值的类型为void型指针，所以将其值类型转换后可以赋给任意类型指针，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。
    通过malloc函数分配得到的内存空间是没有被初始化的。我们可以通过使用memset函数来将其初始化为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：
        int * p=NULL;
        p=(int *)malloc(sizeof(int));
        if(p==NULL)
           printf(“Can’t get memory!\n”);

        memset(p,0,siezeof(int)); 

2. 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，函数从堆上获得大小为size*n个字节空间，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。 

3. realloc函数  

用realloc函数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，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。 

4. 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，需要编程者自己来管理。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。例如上面的代码就会发生内存泄露。
free函数可以实现释放内存的功能。其函数声明为：
    void free ( * p);
    free函数只是释放指向原来指向的地方，这时的指针为野指针，如果此时操作该指针会导致不可预期的错误。
    所以当在使用free函数释放指针指向的空间之后，应该将指针的值置为NULL。对于上面的代码，需要程序结束前加入以下两行语句：
     free(p);     
     p=NULL; 

    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函数来释放；free函数可以接受任意类型的指针实参。

malloc（）分配的空间没有初始化，relloc（）如果没有足够可用的内存用来完成重新分配（扩大原来的内存块或者分配新的内存块），则返回null.而原来的内存块保持不变。