【C語言】動態(tài)內(nèi)存分配

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

這是個動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)的頭文件都是 <stdlib.h>。

c語言中動態(tài)分配內(nèi)存的函數(shù)，可能有些初學c語言的人不免要問了：我們?yōu)槭裁匆ㄟ^函數(shù)來實現(xiàn)動態(tài)分配內(nèi)存呢？

首先讓我們熟悉一下計算機的內(nèi)存吧！在計算機的系統(tǒng)中大致有這四個內(nèi)存區(qū)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(shù)）；

2）字符常量區(qū)：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(qū)里面；

3）全局區(qū)：在全局區(qū)里儲存一些全局變量和靜態(tài)變量；

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

靜態(tài)內(nèi)存和動態(tài)內(nèi)存的比較：

• 靜態(tài)內(nèi)存是有系統(tǒng)自動分配，由系統(tǒng)自動釋放。 靜態(tài)內(nèi)存是在棧分配的。（例如：函數(shù)里的局部變量）
• 動態(tài)內(nèi)存是由程序員手動分配，手動釋放。 動態(tài)內(nèi)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(nèi)存空間）

一、malloc 與free函數(shù)

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

返回類型： void*，也就是說這個函數(shù)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(zhuǎn)換一下即可。

函數(shù)參數(shù)：size_t size, 這個參數(shù)就是告訴這個函數(shù)，你需要開辟多少個字節(jié)的內(nèi)存空間。

void free(void* memblock) ；

沒有返回參數(shù)。

函數(shù)參數(shù)：void* memblock， free函數(shù)可以接收來自所有類型指針的 動態(tài)分配 的 內(nèi)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(jié)）
  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(shù)據(jù) 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(shù)是一樣的，就不在多說了。

函數(shù)參數(shù)：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(nèi)存空間是多少個字節(jié)。

注：與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會在返回地址之前把申請的空間的每個字節(jié)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(nèi)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(jīng)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(nèi)存塊）

• memblock是需要調(diào)整的內(nèi)存地址
• size調(diào)整之后新大小
• 返回值為調(diào)整之后的內(nèi)存起始位置。
• 這個函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎_上,還會將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動到新的空間。
• realloc在調(diào)整內(nèi)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(nèi)的內(nèi)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(shù)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(nèi)存空間進行擴大，此時紅色框后面緊挨著的空間已經(jīng)被其他程序所占用了，此時想開辟空間的話，只能將現(xiàn)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(shù)，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(shù)，去調(diào)整arr的空間。他是先查看arr后面的內(nèi)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(nèi)存已經(jīng)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(shù)據(jù)弄丟了。

所以在使用realloc函數(shù)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(nèi)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(tài)內(nèi)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(tài)內(nèi)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(shù)開辟的空間，不能使用free釋放，系統(tǒng)會自動回收的
  return 0;
}

• 使用free函數(shù)釋放一塊動態(tài)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(jié)
  free(arr); //現(xiàn)在再去釋放空間，最前面的4個字節(jié)的空間就沒有釋放到，會報錯
  return 0;
}

• 對同一塊內(nèi)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(tài)開辟的空間忘記釋放（內(nèi)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(nèi)存泄漏
  //造成內(nèi)存泄漏，有很多原因，例如，在調(diào)用其他函數(shù)時，想傳回到本函數(shù)，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(tài)開辟的內(nèi)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(nèi)存泄漏
//造成內(nèi)存泄漏，有很多原因，例如，在調(diào)用其他函數(shù)時，想傳回到本函數(shù)，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(tài)開辟的內(nèi)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(tài)內(nèi)存分配的詳解的文章就介紹到這了,更多相關C語言 動態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)容請搜索服務器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！

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