快捷導(dǎo)航

C語言動態(tài)內(nèi)存規(guī)劃詳解

更新時間：2021年10月09日 10:36:16 作者：aiyubaobei

這篇文章主要介紹了C語言動態(tài)內(nèi)存的規(guī)劃，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

動態(tài)內(nèi)存規(guī)劃

用C語言寫程序時，因為語言的一些特性使用數(shù)組的時候只能用常量來申明數(shù)組，就導(dǎo)致數(shù)組的內(nèi)存被卡得很死，不能根據(jù)我們的實際需求靈活的使用內(nèi)存空間。有些空間的大小在程序運行時才能知道，那數(shù)組的編譯時開辟空間的方式就不能滿足了，這時候就只有動態(tài)開辟內(nèi)存

動態(tài)內(nèi)存函數(shù)的介紹

malloc函數(shù)

void* malloc(size_t size);

這個函數(shù)的作用是向內(nèi)存申請一快連續(xù)可用的空間，并返回指向這塊空間的指針。

如果開辟成功，則返回一個指向開辟好空間的指針。
如果開辟失敗，則返回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查
返回值的類型是void*，所以malloc函數(shù)并不知道開辟空間的類型，具體在使用的時候使用者自己來決定。
如果參數(shù)size為0，malloc的行為是標(biāo)準(zhǔn)未定義的，取決于編譯器

free函數(shù)

當(dāng)我們向內(nèi)存空間申請的空間使用完之后一定要用free()函數(shù)將申請的內(nèi)存空間釋放掉，否則可能會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏

void free(void* ptr)

如果參數(shù)ptr指向的空間不是動態(tài)開辟的，那free函數(shù)的行為是未定義的。
如果參數(shù)ptr是NULL指針，則函數(shù)什么事都不用做。

// malloc函數(shù) 和 free函數(shù)的使用語法
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int* arr = (int*)malloc(sizeof(int)*10); // 因為malloc函數(shù)的返回值是void*所以要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
    if(arr == NULL){  // 判斷內(nèi)存是否開辟成功
        printf("內(nèi)存開辟失敗\n");
        return;
    }
    int i = 0;
    for(i = 0; i < 10; i++){ // 將數(shù)據(jù)放進(jìn)我們開辟的空間中
        arr[i] = i;
    }
    for(i = 0; i < 10; i++){
        printf("%d",arr[i]); // 驗證數(shù)據(jù)是否放進(jìn)去了
    }
    free(arr);// 使用完空間后將它釋放
    arr = NULL;
    return 0;
}

在這里插入圖片描述

calloc函數(shù)

C語言還提供了一個函數(shù)叫做calloc，calloc函數(shù)也用來動態(tài)內(nèi)存分配

void* calloc(size_t num, size_t size);

函數(shù)的功能是為 num個大小為size的元素開辟一塊空間，并且把空間的每個字節(jié)初始化為0
與函數(shù)malloc的區(qū)別只在于calloc會在返回地址之前把申請的空間的每個字節(jié)初始化為全0

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
    if(NULL != arr){
        int i = 0;
        for(i = 0; i < sizeof(int)*10; i++){
            printf("%d ",*((char*)arr+i));
        }
    }
    free(arr);
    arr = NULL;
    return 0;
}

在這里插入圖片描述

realloc函數(shù)

realloc函數(shù)的出現(xiàn)讓動態(tài)內(nèi)存管理更加靈活，有時我們會發(fā)現(xiàn)之前申請的空間太小了不夠用，有時也會覺得申請的空間太大用不了那么多。為了能夠更加靈活的管理內(nèi)存我們可以使用realloc函數(shù)對開辟的內(nèi)存空間進(jìn)行調(diào)整

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

ptr是要調(diào)整的內(nèi)存地址
size是調(diào)整之后新的內(nèi)存大小
這個函數(shù)調(diào)整原內(nèi)存空間大小的基礎(chǔ)上，還會將原來內(nèi)存中的數(shù)據(jù) 移動到新的空間
realloc在調(diào)整內(nèi)存空間的內(nèi)存時有兩種情況，**第一種情況：**原有空間之后足夠大的空間，這時會在原有空間之后的連續(xù)空間開辟新的空間。**第二種情況：**原有的空間之后沒有足夠大空間，這種情況是在堆空間上另找一個合適大小的連續(xù)空間來使用，這樣函數(shù)返回的是一個新的內(nèi)存地址。所以在用realloc函數(shù)調(diào)整空間的時候需要用一個臨時指針變量來存放realloc的返回值，再把變量有賦值給之前的指針變量

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int* arr = (int*)malloc(sizeof(10));
    if(NULL != arr){
        // 業(yè)務(wù)處理
    }
    // 當(dāng)開辟的空間用完時
    int* tmp = (int*)realloc(arr, sizeof(int)*20);
    if(NULL != tmp){
        arr = tmp;
    }
    return 0;
}

柔性數(shù)組

typedef struct arr_type{
    int i;
    int a[]; // 柔性數(shù)組成員
}type_arr;

結(jié)構(gòu)體中的柔性數(shù)組成員前面必須至少有一個其他成員。
sizeof返回的這種結(jié)構(gòu)大小不包括柔性數(shù)組的內(nèi)存。
包含柔性數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存的動態(tài)分配，并且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大小，以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小

typedef struct arr{
    int i;
    int a[];
}arr;
printf("%d\n",sizeof(arr));// 輸出的是4

柔性數(shù)組的使用

int main() {
	struct rou_arr* ps = (struct rou_arr*)malloc(sizeof(int) + 10 * sizeof(int));
	if (ps == NULL) {
		printf("%s", strerror(errno));
	}
	ps->i = 10;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++) {
		ps->arr[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 10; i++) {
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	// 對柔性數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)容
	struct rou_arr* ptr = (struct rou_arr*)realloc(ps, sizeof(int) + sizeof(int) * 20);
	if (ptr == NULL) {
		printf("realloc is failure\n");
		return -1;
	}
	ps = ptr;
	for (i = 0; i < 20; i++) {
		ps->arr[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 20; i++) {
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	return 0;
}

柔性數(shù)組的好處有兩個，一是方便內(nèi)存釋放，二是有利于訪問速度