C語言內(nèi)存管理

malloc && realloc && free && calloc

c語言中為了進(jìn)行動態(tài)內(nèi)存管理，<stdlib.h>中提供了幾個(gè)函數(shù)幫助進(jìn)行內(nèi)存管理。

我們知道，C語言中是沒有C++中的容器或者說是python中l(wèi)ist，set這些高級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的，我們一旦申請了一段內(nèi)存空間以后這一段空間就歸你了，比如我們舉個(gè)例子，我們申請一個(gè)數(shù)組

int nums[100];

上面這段代碼是完全可行的，但是我們現(xiàn)在在不知道想要申請多少空間的情況下呢？比如說下面這個(gè)例子

int func(int n){
	int nums[n];
}

我們發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)了，連編譯都過不了，為什么呢？因?yàn)檫@段空間是編譯過程中確定的，我們不能在程序運(yùn)行過程中申請一段不確定大小的空間。

所以我初學(xué)的時(shí)候就解決不了這個(gè)問題，我采取了一個(gè)笨辦法，就是申請一個(gè)足夠大的空間，反正用不完，我內(nèi)存大咋滴了，也不是不可以，這個(gè)方法確實(shí)解決了我當(dāng)初的問題不是嘛，但是現(xiàn)在我們有更好的辦法，就是動態(tài)的空間申請。

一、動態(tài)空間申請

// 函數(shù)原型
void *malloc(unsigned int num);

在堆區(qū)分配一塊指定大小的內(nèi)存空間，用來存放數(shù)據(jù)。這塊內(nèi)存空間在函數(shù)執(zhí)行完成后不會被初始化，它們的值是未知的。

int func(int n){
    int *nums = (int *)malloc(sizeof(int)*n);
    return 0;
}

這樣我們就解決了不能進(jìn)行動態(tài)的申請內(nèi)存的問題了，我不知道有沒有讀者注意到malloc函數(shù)的返回類型是空指針類型，這樣的話就需要我們進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，我們在上面的函數(shù)中是將其轉(zhuǎn)換為了int指針類型，這樣的話我們指向的空間就可以存放int值，也就是說我們申請了一個(gè)大小為n的int數(shù)組。返回空指針在一定程度上實(shí)現(xiàn)了泛型。我們也可以對這個(gè)數(shù)組進(jìn)行初始化。

int func(int n){
    int *nums = (int *)malloc(sizeof(int)*n);
    memset(nums,0,sizeof(int)*n);
    return 0;
}

如果說malloc是沒有初始化的內(nèi)存申請，那么calloc就帶初始化的內(nèi)存申請

// 函數(shù)原型
void* calloc(unsigned int num,unsigned int size);

原本兩步的工作現(xiàn)在一步就完成了

int func(int n){
    int *nums = (int *)calloc(n,sizeof(int));
    return 0;
}

這里還有一個(gè)問題就是，這個(gè)空間不夠用了怎么辦，比如我們用數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧，或者是隊(duì)列，我們不能說一直動態(tài)的申請，或者不夠了就加，實(shí)際上像python的list，他們在申請空間的時(shí)候都是多申請了一部分的，否則一會就加，一會就減，會影響效率，畢竟申請內(nèi)存是需要向系統(tǒng)“打報(bào)告”的。

二、動態(tài)空間的擴(kuò)容

我們之前申請的空間不夠用了就需要擴(kuò)容，我們可以用這個(gè)函數(shù)

// 函數(shù)原型
void *realloc(void *address,unsigned int newsize);

該函數(shù)重新分配內(nèi)存，把內(nèi)存擴(kuò)展到 newsize。這里是擴(kuò)展到多大，而不是擴(kuò)展多少

int func(int n){
    int *nums = (int *)calloc(n,sizeof(int));
    nums = (int *)realloc(nums, sizeof(int)*n*2);
    return 0;
}

三、釋放內(nèi)存

當(dāng)我們用完了這塊動態(tài)內(nèi)存空間時(shí)，我們需要手動釋放，因?yàn)閏沒有智能的內(nèi)存管理，只能依靠程序員自覺

// 函數(shù)原型
void free(void *address);

該函數(shù)釋放 address 所指向的內(nèi)存塊,釋放的是動態(tài)分配的內(nèi)存空間。

int func(int n){
    int *nums = (int *)calloc(n,sizeof(int));
    nums = (int *)realloc(nums, sizeof(int)*n);
    free(nums);
    return 0;
}

這里我們需要注意兩件事，第一件事，動態(tài)分配的內(nèi)存必須釋放，否則就會內(nèi)存泄露，第二件事，結(jié)構(gòu)體指針需要遞歸釋放，務(wù)必釋放干凈

typedef struct Node {
    int val;
    struct Node *next;
} Node;
void freeNode(struct Node *head){
    while(head){
        struct Node* temp=head->next;
        free(head);
        head = temp;
    }
}

更新一點(diǎn)知識，VLA變長數(shù)組，其實(shí)這么寫在GCC中也是可以通過的

int n=10;
int nums[n];

我一開始看到這些代碼也是很疑惑的，C語言到底支持不支持VLA變長數(shù)組啊，查了一點(diǎn)資料。

C90標(biāo)準(zhǔn)中并不支持VLA，C99開始支持VLA，很大的一個(gè)原因：FORTRAN中支持這種寫法。C99中對對VLA有一些限制，比如變長數(shù)組必須是自動存儲類型，也就是說，如果我上面兩句放在函數(shù)外面就就不能通過編譯了，這是因?yàn)樵诤瘮?shù)外面定義的是全局變量，此外，使用VLA不能對數(shù)組進(jìn)行初始化，因?yàn)樗拈L度在運(yùn)行時(shí)才能確定。

此外VLA并不是真正的變長，它實(shí)際上只是將數(shù)組的長度推遲到運(yùn)行時(shí)確定而已，也就是說C90標(biāo)準(zhǔn)中，數(shù)組的長度必須在編譯時(shí)期就知道，但C99支持VLA后，數(shù)組的長度可以推遲到運(yùn)行時(shí)知道，但是，一旦長度確定，數(shù)組的長度就不能變了。

另外我在VC中編譯并不能通過，在Clion中也不行，但是我leetcode中提交的時(shí)候可以通過，也就是gcc其實(shí)是支持的。

我并不建議這么寫，還是老老實(shí)實(shí)的malloc吧。

到此這篇關(guān)于C語言詳細(xì)分析講解內(nèi)存管理malloc realloc free calloc函數(shù)的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言內(nèi)存管理內(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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