【C語言】動態內存分配

本期，我們將講解malloc、calloc、realloc以及free函數。

這是個動態內存分配函數的頭文件都是 <stdlib.h>。

c語言中動態分配內存的函數，可能有些初學c語言的人不免要問了：我們為什么要通過函數來實現動態分配內存呢？

首先讓我們熟悉一下計算機的內存吧！在計算機的系統中大致有這四個內存區域：

1）棧：在棧里面儲存一些我們定義的局部變量以及形參（形式參數）；

2）字符常量區：主要是儲存一些字符常量，比如：char *p=”hello world”;其中”hello world”就儲存在字符常量區里面；

3）全局區：在全局區里儲存一些全局變量和靜態變量；

堆：堆主要是通過動態分配的儲存空間，也就是我們接下需要講的動態分配內存空間。

靜態內存和動態內存的比較：

• 靜態內存是有系統自動分配，由系統自動釋放。 靜態內存是在棧分配的。（例如：函數里的局部變量）
• 動態內存是由程序員手動分配，手動釋放。 動態內存是在堆分配的。（例如：用C語言寫鏈表時，需要自己對Node結點分配內存空間）

一、malloc 與free函數

void* **malloc( size_t ** size);

返回類型： void*，也就是說這個函數的可以返回所有類型的指針形式。只需要在開辟空間的時候進行強制類型轉換一下即可。

函數參數：size_t size, 這個參數就是告訴這個函數，你需要開辟多少個字節的內存空間。

void free(void* memblock) ；

沒有返回參數。

函數參數：void* memblock， free函數可以接收來自所有類型指針的 動態分配 的 內存空間。

一切以栗子來描述吧：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  //開辟10個int類型的空間
  int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); //切記這里給的大小，是10  *  int（4個字節）
  int i = 0;
  if (arr == NULL)
  {
      perror("malloc"); //有可能，malloc開辟空間失敗，則malloc會返回NULL
      return 1;
  }
  
  for (i = 0; i < 10; i++)
      *(arr + i) = i; //放入數據 0 …… 9
  
  for (i = 0; i < 10; i++)
      printf("%d ",*(arr + i));
  
  //記得釋放所開辟的空間
  free(arr); 
  return 0;
}

二、calloc

void* calloc (size_t num， size_t** size );

返回類型：與malloc函數是一樣的，就不在多說了。

函數參數：size_t num, 需要開辟多少個元素的空間。

? size_ size, 每一個元素，所占用的內存空間是多少個字節。

注：與函數 malloc 的區別只在于 calloc 會在返回地址之前把申請的空間的每個字節初始化為全0。

栗子：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
  //還是申請10個int類型的內存空間
  int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
  if (arr == NULL)
  {
      perror("calloc"); //calloc開辟空間的話，會返回NULL
      return 1;
  }
  
  //不做賦值運算，直接輸出剛開辟的空間，看是否是已經初始化為0了
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
      printf("%d ",*(arr + i));
  
  //記得釋放空間
  free(arr);
  return 0;
}

三、realloc

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

作用： Reallocate memory blocks.（重新分配內存塊）

• memblock是需要調整的內存地址
• size調整之后新大小
• 返回值為調整之后的內存起始位置。
• 這個函數調整原內存空間大小的基礎_上,還會將原來內存中的數據移動到新的空間。
• realloc在調整內存空間的是存在兩種情況:

? 情況1 :原有空間之后有足夠大的空間

?

假設我還想為“紅色框內的內存空間，擴大一倍，并且在這塊空間的后面，是有足夠的空間。所有realloc函數會在這緊挨這紅色框后面直接開辟空間。并且返回的還是紅色框的首元素地址。

情況2： 原有空間之后沒有足夠大的空間

此時，如果我還想為紅色框的內存空間進行擴大，此時紅色框后面緊挨著的空間已經被其他程序所占用了，此時想開辟空間的話，只能將現在這塊空間先釋放掉（realloc會自動釋放），再去其他大一點的地方進行開辟空間。

如圖：

注：realloc函數，有一個很值得注意的地方，看如下代碼：

int main()
{
  int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //先開辟5個int類型的空間
  if (arr == NULL)
      return 1;
  
  //此時，我覺得malloc開辟的空間小了，我想增加
  arr = (int*) realloc(arr, 10);
  
  free(arr);
  return 0;
}

大家覺得，這段代碼，有什么弊端？

分析：

在第8行，realloc函數，去調整arr的空間。他是先查看arr后面的內存空間是否夠用，如果不夠用的話，會去尋找其他大一點的地方去開辟空間。假設此時我的內存已經滿了，此時realloc返回的是NULL。

也就是說，我本來想增容，結果沒增成功，還把以前空間里的數據弄丟了。

所以在使用realloc函數時，先使用一個臨時變量進行保存一下，如果返回不是NULL，我們在把返回的內存地址賦值給arr即可。

如下：

int main()
{
  int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //先開辟5個int類型的空間
  if (arr == NULL)
      return 1;
  
  //此時，我覺得malloc開辟的空間小了，我想增加
  int* tmp = NULL;
  tmp = (int*) realloc(arr, 10);
  if (tmp != NULL)
      arr = tmp;
  
  free(arr);
  return 0;
}

四、常見的動態內存的錯誤

• 對NULL進行解引用操作

int main()
{
  int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  *arr = 10; //沒有對arr進行NULL的判斷
  free(arr);
  return 0;
}

• 對非動態內存分配的空間進行free釋放

int main()
{
  int a = 10;
  int* pa = &a;
  free(pa); //pa指針，并不是malloc等函數開辟的空間，不能使用free釋放，系統會自動回收的
  return 0;
}

• 使用free函數釋放一塊動態分配空間的一部分

int main()
{
  int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  if (arr == NULL)
      return 1;
  arr++; //此時，arr向后跳了4個字節
  free(arr); //現在再去釋放空間，最前面的4個字節的空間就沒有釋放到，會報錯
  return 0;
}

• 對同一塊內存空間進行多次釋放

int main()
{
  int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  if (arr == NULL)
      return 1;
  
  free(arr);
  free(arr); //重復釋放了
  return 0;
}

• 動態開辟的空間忘記釋放（內存泄漏）

int main()
{
  int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  if (arr == NULL)
      return 1;
  
  //沒有釋放空間，會造成內存泄漏
  //造成內存泄漏，有很多原因，例如，在調用其他函數時，想傳回到本函數，指針沒用正確，導致開辟的空間沒有傳回來等等
  return 0;
}

注： 動態開辟的內存空間，切記 一定要釋放。不然后果很嚴重的！！！

本期更新就完啦！！！我們下期見啦

main()
{
int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == NULL)
return 1;

}

//沒有釋放空間，會造成內存泄漏
//造成內存泄漏，有很多原因，例如，在調用其他函數時，想傳回到本函數，指針沒用正確，導致開辟的空間沒有傳回來等等
return 0;

注： 動態開辟的內存空間，切記 一定要釋放。不然后果很嚴重的！！！

本期更新就完啦！！！我們下期見啦

到此這篇關于C語言中關于動態內存分配的詳解的文章就介紹到這了,更多相關C語言 動態內存分配內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！

原文鏈接：https://blog.csdn.net/x0919/article/details/118977800