【C語(yǔ)言】動(dòng)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(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)的頭文件都是 <stdlib.h>。

c語(yǔ)言中動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的函數(shù)，可能有些初學(xué)c語(yǔ)言的人不免要問(wèn)了：我們?yōu)槭裁匆ㄟ^(guò)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存呢？

首先讓我們熟悉一下計(jì)算機(jī)的內(nèi)存吧！在計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)中大致有這四個(gè)內(nèi)存區(qū)域：

1）棧：在棧里面儲(chǔ)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(chǔ)存一些字符常量，比如：char *p=”hello world”;其中”hello world”就儲(chǔ)存在字符常量區(qū)里面；

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

堆：堆主要是通過(guò)動(dòng)態(tài)分配的儲(chǔ)存空間，也就是我們接下需要講的動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間。

靜態(tài)內(nèi)存和動(dòng)態(tài)內(nèi)存的比較：

• 靜態(tài)內(nèi)存是有系統(tǒng)自動(dòng)分配，由系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)態(tài)內(nèi)存是由程序員手動(dòng)分配，手動(dòng)釋放。 動(dòng)態(tài)內(nèi)存是在堆分配的。（例如：用C語(yǔ)言寫(xiě)鏈表時(shí)，需要自己對(duì)Node結(jié)點(diǎn)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(shuō)這個(gè)函數(shù)的可以返回所有類型的指針形式。只需要在開(kāi)辟空間的時(shí)候進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換一下即可。

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

void free(void* memblock) ；

沒(méi)有返回參數(shù)。

函數(shù)參數(shù)：void* memblock， free函數(shù)可以接收來(lái)自所有類型指針的 動(dòng)態(tài)分配 的 內(nèi)存空間。

一切以栗子來(lái)描述吧：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    //開(kāi)辟10個(gè)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(gè)字節(jié)）
    int i = 0;
    if (arr == NULL)
    {
        perror("malloc"); //有可能，malloc開(kāi)辟空間失敗，則malloc會(huì)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(kāi)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(shuō)了。

函數(shù)參數(shù)：size_t num, 需要開(kāi)辟多少個(gè)元素的空間。

​ size_ size, 每一個(gè)元素，所占用的內(nèi)存空間是多少個(gè)字節(jié)。

注：與函數(shù) malloc 的區(qū)別只在于 calloc 會(huì)在返回地址之前把申請(qǐng)的空間的每個(gè)字節(jié)初始化為全0。

栗子：

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

int main()
{
    //還是申請(qǐng)10個(gè)int類型的內(nèi)存空間
    int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
    if (arr == NULL)
    {
        perror("calloc"); //calloc開(kāi)辟空間的話，會(huì)返回NULL
        return 1;
    }
    
    //不做賦值運(yùn)算，直接輸出剛開(kāi)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(gè)函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎(chǔ)_上,還會(huì)將原來(lái)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)移動(dòng)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(shè)我還想為“紅色框內(nèi)的內(nèi)存空間，擴(kuò)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(huì)在這緊挨這紅色框后面直接開(kāi)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(méi)有足夠大的空間

此時(shí)，如果我還想為紅色框的內(nèi)存空間進(jìn)行擴(kuò)大，此時(shí)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(shí)想開(kāi)辟空間的話，只能將現(xiàn)在這塊空間先釋放掉（realloc會(huì)自動(dòng)釋放），再去其他大一點(diǎn)的地方進(jìn)行開(kāi)辟空間。

如圖：

注：realloc函數(shù)，有一個(gè)很值得注意的地方，看如下代碼：

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

大家覺(jué)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(huì)去尋找其他大一點(diǎn)的地方去開(kāi)辟空間。假設(shè)此時(shí)我的內(nèi)存已經(jīng)滿了，此時(shí)realloc返回的是NULL。

也就是說(shuō)，我本來(lái)想增容，結(jié)果沒(méi)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(shí)，先使用一個(gè)臨時(shí)變量進(jìn)行保存一下，如果返回不是NULL，我們?cè)诎逊祷氐膬?nèi)存地址賦值給arr即可。

如下：

int main()
{
    int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //先開(kāi)辟5個(gè)int類型的空間
    if (arr == NULL)
        return 1;
    
    //此時(shí)，我覺(jué)得malloc開(kāi)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(jiàn)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存的錯(cuò)誤

• 對(duì)NULL進(jìn)行解引用操作

int main()
{
    int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    *arr = 10; //沒(méi)有對(duì)arr進(jìn)行NULL的判斷
    free(arr);
    return 0;
}

• 對(duì)非動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的空間進(jìn)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(kāi)辟的空間，不能使用free釋放，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收的
    return 0;
}

• 使用free函數(shù)釋放一塊動(dòng)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(shí)，arr向后跳了4個(gè)字節(jié)
    free(arr); //現(xiàn)在再去釋放空間，最前面的4個(gè)字節(jié)的空間就沒(méi)有釋放到，會(huì)報(bào)錯(cuò)
    return 0;
}

• 對(duì)同一塊內(nèi)存空間進(jìn)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(fù)釋放了
    return 0;
}

• 動(dòng)態(tài)開(kāi)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(méi)有釋放空間，會(huì)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(shí)，想傳回到本函數(shù)，指針沒(méi)用正確，導(dǎo)致開(kāi)辟的空間沒(méi)有傳回來(lái)等等
    return 0;
}

注： 動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存空間，切記 一定要釋放。不然后果很嚴(yán)重的！??！

本期更新就完啦?。?！我們下期見(jiàn)啦

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

}

  //沒(méi)有釋放空間，會(huì)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(shí)，想傳回到本函數(shù)，指針沒(méi)用正確，導(dǎo)致開(kāi)辟的空間沒(méi)有傳回來(lái)等等
  return 0;

注： 動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存空間，切記 一定要釋放。不然后果很嚴(yán)重的！?。?/p>

本期更新就完啦?。?！我們下期見(jiàn)啦

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言中關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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