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C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配實(shí)例詳解

更新時(shí)間：2022年06月14日 14:57:24 作者：誠摯的喬治

動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理同時(shí)還具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),當(dāng)程序在具有更多內(nèi)存的系統(tǒng)上需要處理更多數(shù)據(jù)時(shí),不需要重寫程序,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C語言動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

前言

給數(shù)組分配多大的空間？

你是否和初學(xué)C時(shí)的我一樣，有過這樣的疑問。

這一期博客就來聊一聊動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配

讀完這篇文章，你可能對內(nèi)存的分配有一個(gè)更好的理解

??動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的定義

首先我們要搞清楚什么是動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配

平常我們定義的數(shù)組，都是在棧區(qū)分配的空間，都是分配的空間都是固定的大小

這種分配固定大小的內(nèi)存分配方法稱之為靜態(tài)內(nèi)存分配

與靜態(tài)內(nèi)存相對的，就是可以控制內(nèi)存的分配的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

??注意：這里動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的空間是在堆區(qū)申請的，不是在棧區(qū)申請的

??這里要講一下什么是棧區(qū)，什么是堆區(qū)

內(nèi)存的空間并不是都是一樣的，在學(xué)習(xí)C語言時(shí)，提到的區(qū)域大致上分為棧區(qū)，堆區(qū)，和靜態(tài)區(qū)。就比如說在一個(gè)車間一樣，不同的區(qū)域做著不同的事，就有不同的功能，但是這些不同的功能又不是毫不相關(guān)的，他們彼此聯(lián)系，相互構(gòu)成整個(gè)內(nèi)存空間.

??動(dòng)態(tài)內(nèi)存的優(yōu)勢

<1> 可以控制內(nèi)存的大小

在很多時(shí)候，我們申請的空間是未知的

就比如說通訊錄，在剛剛開始用的時(shí)候很小的空間就足夠了，但是在未來你不知道你需要存下多少個(gè)號碼，這時(shí)候就存在一個(gè)問題，你定的空間需要多少個(gè)字節(jié)，當(dāng)申請的太少，就會出現(xiàn)存不下去的情況，如果存的空間過大，有會造成一定的浪費(fèi)。

在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配就可以避免這個(gè)問題，你可以運(yùn)用 reallac 控制大小，當(dāng)內(nèi)存達(dá)到申請的空間時(shí)，就會主動(dòng)擴(kuò)容，也就是再次向內(nèi)存申請空間。

<2> 可以多次利用這部分空間

靜態(tài)內(nèi)存分配利用的空間，整個(gè)程序結(jié)束才會釋放給系統(tǒng)

而動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的空間，只能在函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后由系統(tǒng)自動(dòng)釋放，需要用戶主動(dòng)去釋放，可以通過利用完(就比如說打印元素，打印完)，用戶再通過 free函數(shù)釋放這塊申請的空間，當(dāng)再次用動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請空間時(shí)，就可以再次利用這塊空間，這樣也能在一定程度上，可以節(jié)省一定的空間。

<3>不占用棧區(qū)的內(nèi)存

假設(shè)棧區(qū)定義了變量

而每個(gè)變量分配內(nèi)存時(shí)，之間又有一定的間隙

當(dāng)定義的變量足夠多時(shí)，空隙也會很多

這時(shí)候向系統(tǒng)申請一個(gè)比較大且連續(xù)的空間時(shí)，雖然有足夠的空間，但是缺少了連續(xù)的空間

就無法申請到這部分空間

所以動(dòng)態(tài)內(nèi)存在堆區(qū)申請，就完全不必?fù)?dān)心棧區(qū)的空間不夠的問題

說到這里，你是不是有一個(gè)疑惑，為什么空間的內(nèi)存存在棧區(qū)和堆區(qū)之分

如果感興趣，可以參考這個(gè)回答——為什么存在棧區(qū)堆區(qū)

??malloc calloc realloc和free函數(shù)的介紹

在動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配中，離不開malloc與calloc，這兩個(gè)函數(shù)都是向內(nèi)存申請空間


calloc
頭文件＃include <stdlib.h>
格式 void *calloc(size_t num, size_t size);
功能為num個(gè)大小為size字節(jié)的對象分配存儲空間，該空間內(nèi)的所有位都會初始化為。
返回值若分配成功，則返回一個(gè)指向已分配的空間開頭的指針；若分配失敗，則返回空指針

這兩個(gè)函數(shù)都是向系統(tǒng)申請動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間，他們的頭文件，返回值和功能大致都是相同的

不同的是calloc函數(shù)開辟的空間，就會將空間的內(nèi)容全部初始話為零

而，malloc函數(shù)向系統(tǒng)申請的空間，空間的值都是隨機(jī)的

realloc

頭文件 #include <stdlib.h>

格式 void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);

功能先判斷當(dāng)前的指針是否有足夠的連續(xù)空間，如果有，擴(kuò)大mem_address指向的地址，并且將 mem_address返回，如果空間不夠，先按照newsize指定的大小分配空間，將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域，而后釋放原來mem_address所指內(nèi)存區(qū)域（注意：原來指針是自動(dòng)釋放，不需要使用free），同時(shí)返回新分配的內(nèi)存區(qū)域的首地址。即重新分配存儲器塊的地址。

返回值如果重新分配成功則返回指向被分配內(nèi)存的指針，否則返回空指針NULL。

??動(dòng)態(tài)空間的申請與釋放

講完動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請的相關(guān)函數(shù)，那具體的代碼實(shí)現(xiàn)是什么呢

<1> double *x；

<2> x=calloc(1，sizeof(double))或者x=malloc(sizeof(double));

<3> free;

下面動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存賦值并顯示

??為單個(gè)對象分配空間

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//動(dòng)態(tài)內(nèi)存的賦值與顯示
{
	int* a;
	a = malloc(sizeof(int));    //分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存
	if (a == NULL)              //是否成功分配了儲存空間，否則返回分配失敗
		printf("分配失敗");
	else
	{
		*a = 20;
		printf("*a=%d\n", *a);
		free(a);                //釋放
	}
	return 0;
}

?? 為數(shù)組分配空間

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//動(dòng)態(tài)內(nèi)存的賦值與顯示
{
	int n = 0;  int* a; int i = 0;
	printf("輸入分配空間元素的個(gè)數(shù):>");
	scanf_s("%d", &n);
	a =(int *) calloc(n,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失敗");
	else
	{
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a+i));
		}
		free(a);
	}
	return 0;
}

這里其實(shí)沒有“為數(shù)組開辟的空間”這一說

因?yàn)閯?dòng)態(tài)申請的空間都是一個(gè)一個(gè)的“塊”

不難發(fā)現(xiàn)，calloc與malloc的差別并不大，只有第一個(gè)參數(shù)不同

在這兩行代碼中，存在著一個(gè)小細(xì)節(jié)

a = malloc(sizeof(int));

a =(int *) calloc(n,sizeof(int));

這兩者的差別不僅僅是函數(shù)的不同，其中后者有強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，而前者沒有

實(shí)際上在C語言的標(biāo)準(zhǔn)上，有無強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換都是行得通的（當(dāng)然在c++必須將強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換）

因?yàn)闊o論是calloc還是malloc，他們的返回值都是void* ，這里的void*實(shí)際上可以轉(zhuǎn)換為int*類型或者其他類型，換句話說，就是返回的指針是兼容所有類型的萬能指針。

??即指向void型的指針可以指向任意類型的對象，是一種特殊類型的指針。

指向void型的指針的值可以賦給指向任意類型的指針，反之亦可。

??改變申請的動(dòng)態(tài)內(nèi)存（realloc的使用）

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
	int* a; int i = 0;
	a=(int *)calloc(10,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失敗");
     //使用
	else
	{
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a + i));
		}
	//需要擴(kuò)容
		int* ret = realloc(a, 80);
		if (ret != NULL)
		{
			a = ret;
		}
		free(a);
        a=NULL；
	}
}

??擴(kuò)容不能直接就a=realloc(a, 80)，需要中間引一個(gè)中間變量*ret