malloc，realloc，与calloc

Posted 2021-02-21 futuresience

动态存储分配
在数组一章中，曾介绍过数组的长度是预先定义好的，在整个程序中固定不变。C语言中不允许动态数组类型。
例如：
int n;
scanf("%d",&n);
int a[n];
用变量表示长度，想对数组的大小作动态说明，这是错误的。但是在实际的编程中，往往会发生这种情况，即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。对于这种问题，用数组的办法很难解决。为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数可以按需要动态地分配内存空间，也可把不再使用的空间回收待用，为有效地利用内存资源提供了手段。
常用的内存管理函数有以下三个：
1. 分配内存空间函数malloc
调用形式：
(类型说明符*)malloc(size)
功能：在内存的动态存储区中分配一块长度为"size"字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。
“类型说明符”表示把该区域用于何种数据类型。
(类型说明符*)表示把返回值强制转换为该类型指针。
“size”是一个无符号数。
例如：
pc=(char *)malloc(100);
表示分配100个字节的内存空间，并强制转换为字符数组类型，函数的返回值为指向该字符数组的指针，把该指针赋予指针变量pc。
2. 分配内存空间函数 calloc
calloc 也用于分配内存空间。
调用形式：
(类型说明符*)calloc(n,size)
功能：在内存动态存储区中分配n块长度为“size”字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。
(类型说明符*)用于强制类型转换。
calloc函数与malloc 函数的区别仅在于一次可以分配n块区域。
例如：
ps=(struet stu*)calloc(2,sizeof(struct stu));
其中的sizeof(struct stu)是求stu的结构长度。因此该语句的意思是：按stu的长度分配2块连续区域，强制转换为stu类型，并把其首地址赋予指针变量ps。
2. 释放内存空间函数free
调用形式：
free(void*ptr);
功能：释放ptr所指向的一块内存空间，ptr是一个任意类型的指针变量，它指向被释放区域的首地址。被释放区应是由malloc或calloc函数所分配的区域。
【例】分配一块区域，输入一个学生数据。
main()
{
struct stu
{
int num;
char *name;
char ***;
float score;
} *ps;
ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu));
ps->num=102;
ps->name="Zhang ping";
ps->***=‘M‘;
ps->score=62.5;
printf("Number=%d Name=%s ",ps->num,ps->name);
printf("Sex=%c Score=%f ",ps->***,ps->score);
free(ps);
}

本例中，定义了结构stu，定义了stu类型指针变量ps。然后分配一块stu大内存区，并把首地址赋予ps，使ps指向该区域。再以ps为指向结构的指针变量对各成员赋值，并用printf输出各成员值。最后用free函数释放ps指向的内存空间。整个程序包含了申请内存空间、使用内存空间、释放内存空间三个步骤，实现存储空间的动态分配。

 

 一、基本特性

        1、 realloc()函数可以重用或扩展以前用malloc()、calloc()及realloc()函数自身分配的内存。

        2、 realloc()函数需两个参数：一个是包含地址的指针（该地址由之前的malloc()、calloc()或realloc()函数返回），另一个是要新分配的内存字节数。

        3、 realloc()函数分配第二个参数指定的内存量，并把第一个参数指针指向的之前分配的内容复制到新配的内存中，且复制的内容长度等于新旧内存区域中较小的那一个。即新内存大于原内存，则原内存所有内容复制到新内存，如果新内存小于原内存，只复制长度等于新内存空间的内容。

        4、realloc()函数的第一个参数若为空指针，相当于分配第二个参数指定的新内存空间，此时等价于malloc()、calloc()或realloc()函数。

        5、如果是将分配的内存扩大，则有以下3种情况：
        如果当前内存段后面有需要的内存空间，则直接扩展这段内存空间，realloc()将返回原指针。  
        如果当前内存段后面的空闲字节不够，那么就使用堆中的第一个能够满足这一要求的内存块，将目前的数据复制到新的位置，并将原来的数据块释放掉，返回新的内存块位置。
        如果申请失败，将返回NULL，此时，原来的指针仍然有效。

        二、注意事项

       1、第一个参数要么是空指针，要么是指向以前分配的内存。如果不指向以前分配的内存或指向已释放的内存，结果就是不确定的。

       2、 如果调用成功，不管当前内存段后面的空闲空间是否满足要求，都会释放掉原来的指针，重新返回一个指针，虽然返回的指针有可能和原来的指针一样，即不能再次释放掉原来的指针。