动态内存管理C进阶

Posted 2021-08-27 林慢慢i

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了动态内存管理C进阶相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前言：本章将介绍4个常用的动态内存函数以及使用过程中的常见错误。

文章目录

为什么需要动态内存分配？

我们已知的内存开辟方式：

1.在栈空间上开辟4个字节

int a=20;

2.在栈空间上开辟10个字节的连续空间

char a[10]={0};

已知开辟空间的方式有两个缺点：

1.空间开辟大小是固定的。

2.数组在声明的时候，必须指定数组长度，它所需要的内存在编译时已经分配。

但是有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组在编译时开辟的空间可能无法满足，这时候只能试试动态内存开辟了。

动态内存都是在堆中开辟的：

几个动态内存函数的介绍

malloc

一个动态内存开辟的函数，原型如下：

void* malloc(size_t size);

这个malloc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，有以下几个特点：

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。

如果返回值的类型是void*，那么malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体由使用者决定。

如果参数size为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编辑器。

示例程序：

//假设开辟10个整形的空间 - 10* sizeof(int)
int arr[10];//栈区
//动态内存开辟的
int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));
if (ptr == NULL)
	{
		return 1;
	}
for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d\\n", *(p + i));
	}

	free(p);
	p = NULL;

注释：判断指针是否为空是必须的！

free

专门用来做动态内存的释放和回收的函数，原型如下：

void free(viod*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。

malloc和free都声明在stdlib.h头文件。

示例程序：

int main()
{
	int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
	if (ptr != NULL)
	{
		for (int i = 0; i < 4; i++)
		{
			ptr[i] = i;
			printf("%d ", ptr[i]);
		}
	}
	
	free(ptr);//思考这一步必须有吗？
	ptr = NULL;//思考这一步是必须的吗？
	return 0;
}

注释：free(ptr);是必须的，因为malloc开辟出来的空间是在堆上，使用完一定要记得释放否则就造成内存泄漏，ptr = NULL;也是必须的，因为ptr在free之后仍然指向开辟的空间，但开辟的空间已经还回去了，所以我们要手动置成NULL。

calloc

calloc函数也用动态内存分配，原型如下：

void* calloc(size_t num,size_t size);

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。

与函数malloc的区别在于calloc会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化0.

示例程序：

int main()
{
	int* p = calloc(10, sizeof(int));

	if (p == NULL)
		return 1;

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d\\n", *(p + i));
	}

	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

注释：calloc开辟出来的空间也是在堆区上，使用完之后需要对内存进行释放，同时也要判断是否能开出了来，并置成NULL。

realloc

有时会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，需要对内存的大小做灵活的调整，而 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

函数原型如下：

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

其中参数ptr是要调整的内存地址，size为调整之后的大小，下面分析，realloc扩容是的两种情况：

第一种：原空间后面有足够大的空间

第二种：原空间后面没有足够大的空间

除此之外，当realloc所需开辟的内存过大开不，也是会返回NULL，所以我们依旧要对返回值进行判断！

示例程序：

int main()
{
	int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));

	if (p == NULL)
	{
		perror("main");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*(p + i) = 5;
	}
	//假设这里需要p指向的空间更大，需要20个int的空间
	//realloc调整空间
	int*ptr = (int*)realloc(p, 20*sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
	}

	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}