在C中我們開辟內(nèi)存空間有兩種方式 :

1.靜態(tài)開辟內(nèi)存 :例如:

int a;int b[10];

 這種開辟內(nèi)存空間的特點是
所開辟的內(nèi)存是在棧中開辟的固定大小的 ,如a是4字節(jié) ,數(shù)組b是40字節(jié) ,并且數(shù)組在申明時必須指定其長度 , 如果是全局數(shù)組的話，內(nèi)存是在編譯時分配好的，如果是局部變量數(shù)組的話，運行時在棧上靜態(tài)分配內(nèi)存。不管是全局數(shù)組還是局部數(shù)組，它們都有一個特點，那就是數(shù)組大小是確定的，是代碼中寫死的。那如果我們想在程序運行時才確定一個數(shù)組的大小 , 前兩種在棧上分配內(nèi)存的方法顯然是不行的 , 舉個例子 :

int n;
scanf("%d", &n);
int a[n];

這樣編寫會在編譯時出錯 , 編譯器會提醒[ ]中應(yīng)為常量表達式 , 在C中定義數(shù)組時可以用的有以下幾種 ,例:

#define N 10
enum NUM{
	M=10
};
int a1[N];
int a2[10];
int a3[M];

需要注意的是 ,C中const int n =10 ; n并不能作為數(shù)組長度定義數(shù)組 , 但C++中則可以 , 
但我們對于開辟空間的需求 , 往往不限于此 , 最常見的定義數(shù)組時數(shù)組大小在程序運行時才知道的 , 靜態(tài)開辟就已經(jīng)無能為力 . 當(dāng)然有靜態(tài)開辟 ,肯定也有動態(tài)開辟 ,接下來我們就來看動態(tài)開辟內(nèi)存空間

2.動態(tài)開辟內(nèi)存 :

在C中動態(tài)開辟空間需要用到三個函數(shù) :

malloc(), calloc(), realloc() ,這三個函數(shù)都是向堆中申請的內(nèi)存空間.
在堆中申請的內(nèi)存空間不會像在棧中存儲的局部變量一樣 ,函數(shù)調(diào)用完會自動釋放內(nèi)存 , 需要我們手動釋放 ,就需要free()函數(shù)來完成.

下面讓我們來看看這幾個函數(shù)各自的特點, 用法, 區(qū)別, 聯(lián)系.

1.malloc()

void * malloc（size_t size）

1).malloc()函數(shù)會向堆中申請一片連續(xù)的可用內(nèi)存空間
2).若申請成功 ,,返回指向這片內(nèi)存空間的指針 ,若失敗 ,則會返回NULL, 所以我們在用malloc()函數(shù)開辟動態(tài)內(nèi)存之后, 一定要判斷函數(shù)返回值是否為NULL.
3).返回值的類型為void*型, malloc()函數(shù)并不知道連續(xù)開辟的size個字節(jié)是存儲什么類型數(shù)據(jù)的 ,所以需要我們自行決定 ,方法是在malloc()前加強制轉(zhuǎn) ,轉(zhuǎn)化成我們所需類型 ,如: (int*)malloc(sizeof(int)*n).
4).如果size為0, 此行為是未定義的, 會發(fā)生未知錯誤, 取決于編譯器

具體怎么用呢 ,舉個例子 .

int *p = NULL;
int n = 0;
scanf("%d", &n);
p = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
if(p != NULL){
    //....需要進行的操作
}

這時就相當(dāng)于創(chuàng)建了一個數(shù)組 p[n] ,這個n的值并不需要像定義一個普通數(shù)組一樣必須是常量, 可以使程序運行時得出的, 或是用戶輸入的

 2.free()

void free(void* ptr)

在堆中申請的內(nèi)存空間不會像在棧中存儲的局部變量一樣 ,函數(shù)調(diào)用完會自動釋放內(nèi)存 , 如果我們不手動釋放, 直到程序運行結(jié)束才會釋放, 這樣就可能會造成內(nèi)存泄漏, 即堆中這片內(nèi)存中的數(shù)據(jù)已經(jīng)不再使用, 但它一直占著這片空間, (通俗說就是就是占著茅坑不拉屎), 所以當(dāng)我們申請的動態(tài)內(nèi)存不再使用時 ,一定要及時釋放 .

1).如果ptr沒有指向使用動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)分配的內(nèi)存空間，則會導(dǎo)致未定義的行為。
2).如果ptr是空指針，則該函數(shù)不執(zhí)行任何操作。
3).此函數(shù)不會更改ptr本身的值，因此它仍指向相同（現(xiàn)在已經(jīng)無效）的位置(內(nèi)存)
4).在free()函數(shù)之后需要將ptr再置空 ,即ptr = NULL;如果不將ptr置空的話 ,后面程序如果再通過ptr會訪問到已經(jīng)釋放過無效的或者已經(jīng)被回收再利用的內(nèi)存, 為保證程序的健壯性, 一般我們都要寫ptr = NULL; . 

注意 : free()不能重復(fù)釋放一塊內(nèi)存, 如:

free(ptr);
free(ptr);

是錯的, 已經(jīng)釋放過的內(nèi)存不能重復(fù)釋放, 會出現(xiàn)內(nèi)存錯誤 .

free()具體用法, 舉個例子 :

int *p = NULL;
int n = 0;
scanf("%d", &n);
p = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
if(p != NULL){
    //....需要進行的操作
}
//操作完成 ,不再使用這片內(nèi)存空間
free(p);
p = NULL;

 3.calloc()

void * calloc（size_t num，size_t size）

與malloc()函數(shù)的區(qū)別只在于, calloc()函數(shù)會在返回地址之前將所申請的內(nèi)存空間中的每個字節(jié)都初始化為0 .

1).calloc()函數(shù)功能是動態(tài)分配num個大小(字節(jié)長度)為size的內(nèi)存空間 .
2).若申請成功 ,,返回指向這片內(nèi)存空間的指針 ,若失敗 ,則會返回NULL, 所以我們在用calloc()函數(shù)開辟動態(tài)內(nèi)存之后, 一定要判斷函數(shù)返回值是否為NULL.
3).返回值的類型為void*型, calloc()函數(shù)雖然分配num個size大小的內(nèi)存空間 ,但還是不知道存儲的什么類型數(shù)據(jù) ,所以需要我們自行決定 ,方法是在calloc()前加強制轉(zhuǎn) ,轉(zhuǎn)化成我們所需類型 ,如: (int*)calloc(num, sizeof(int)).
4).如果size與num有一個或都為0, 此行為是未定義的, 會發(fā)生未知錯誤, 取決于編譯器

所以如何我們對申請的內(nèi)存空間的內(nèi)容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函數(shù)來完成這個需求。
例如 :

4.realloc()

void * realloc（void * ptr，size_t size）

realloc()函數(shù)讓動態(tài)內(nèi)存管理更加靈活 .在程序運行過程中動態(tài)分配內(nèi)存大小,  如果分配的太大 ,則浪費空間, 如果太小, 可能還是會出現(xiàn)不夠用的情況 .為了合理的利用內(nèi)存，我們一定會對內(nèi)存的大小做靈活的調(diào)整。那realloc() 函數(shù)就可以做到對動態(tài)開辟內(nèi)存大小的調(diào)整(既可以往大調(diào)整, 也可以往小了調(diào)整) .

1).ptr為需要調(diào)整的內(nèi)存地址
2).size為調(diào)整后需要的大小(字節(jié)數(shù))
3).若調(diào)整成功, 返回值為調(diào)整大小后內(nèi)存的起始位置(也就是指向調(diào)整后內(nèi)存的指針), 若失敗(當(dāng)沒有內(nèi)存可以分配時, 一般不會出現(xiàn)), 則返回NULL, 所以還是要對返回值判空
4).如果ptr是空指針, 則和malloc()函數(shù)一樣作用一樣

注意 : realloc()函數(shù)在擴大內(nèi)存空間時有兩種情況

1).ptr所指的內(nèi)存后有足夠的內(nèi)存空間用來擴展 ,如圖 :

2).ptr所指內(nèi)存后沒有足夠的空間來擴展 ,如圖 : 

當(dāng)?shù)诙N情況時, 若申請新的內(nèi)存空間成功, 會將ptr所指向的內(nèi)存中的內(nèi)容拷貝到新的內(nèi)存空間中, ptr所指向的內(nèi)存會被釋放, 返回新得內(nèi)存地址, 若不成功 ,ptr 所指內(nèi)存不會被釋放, 函數(shù)返回NULL

5.小結(jié)

1).malloc()和calloc()函數(shù)用法一樣, 唯一的區(qū)別是calloc()會對所申請內(nèi)存的每個字節(jié)初始化為0

2).malloc(), calloc(), realloc()申請的內(nèi)存不再使用時 ,一定要用free()釋放 ,否則會造成內(nèi)存泄漏

3).p = realloc(ptr, size)函數(shù)返回值不為空時, 釋放內(nèi)存時不需寫free(ptr) ,只需寫free(p) 

到此這篇關(guān)于C語言動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)的實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)內(nèi)容請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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