【C语言】动态内存管理常用函数

前言

我们在之前学习的数组开辟的空间是固定不变的，有时候我们需要的空间⼤⼩在程序运⾏的时候才能知道~

c语言中的动态内存开辟，让程序员⾃⼰可以根据实际需求申请和释放相应空间，这使得空间的开辟变得灵活了许多。

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目录

前言

malloc函数

malloc函数的使用

free函数

free函数的使用

calloc函数

calloc函数的使用

realloc函数

realloc函数的使用

realloc与malloc函数的联系

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malloc函数

void* malloc (size_t size);

malloc函数的作用是开辟动态内存

这个函数向内存申请⼀块连续可⽤的空间，并返回指向这块空间的指针。

• 如果开辟成功，则返回⼀个指向开辟好空间的指针。
• 如果开辟失败，则返回⼀个 NULL 指针，因此malloc的返回值⼀定要做检查。

返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使⽤的时候使⽤者⾃⼰来决定。

如果参数 size 为0，malloc的⾏为是标准是未定义的，取决于编译器。

malloc 申请的空间是在内存的堆区。

malloc函数的使用

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//malloc所涉及的头文件
int main()
{//int arr[10] = { 0 };//开辟的空间不可以更改，固定死了//void* malloc (size_t size)  size的单位是字节//malloc函数只知道申请空间，不知道返回类型是什么int* p=(int*)malloc(40);//向内存申请40个字节的空间，他的返回值是void*//强制类型转换成int*后，再赋值给指针变量p，就相当于int arr[10]if (p == NULL)//判断p指针是否为空{perror("malloc");return 1;}//访问并使用malloc开辟的空间for (int i = 0; i < 10; i++){*(p+i)=i;}//打印for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d " ,* (p + i));}return 0;
}

free函数

void free (void* ptr);

free函数⽤来释放动态开辟的内存。

• 如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的，那free函数的⾏为是未定义的。
• 如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

malloc和free都声明在 stdlib.h 头⽂件中。

free函数的使用

	//释放空间free(p);p = NULL;//用free释放空间后，空间释放了，但p仍然记得地址起始位置//避免p变为野指针，将p设为NULL

calloc函数

void* calloc (size_t num, size_t size);

• calloc函数也是⽤来动态内存分配。与malloc函数的区别 是calloc函数会将值全部初始化为0而malloc函数不会
• calloc函数的功能是num 个⼤⼩为 size 的元素开辟⼀块空间

calloc函数的使用

int main()
{//                  元素个数，元素大小int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));if (p == NULL)//判断p指针是否为空{perror("calloc");return 1;}//calloc函数会将值全部初始化为0//打印for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i));}//释放空间free(p);p=NULL;//避免p变为野指针，将p设为NULLz	return 0;
}

realloc函数

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

realloc函数开辟空间有两种情况:

1. 原空间后面有足够的空间，直接扩大，返回原空间的起始地址
2. 原空间后面没有足够的空间，realloc会在堆区重新找一个空间（满足需求的）,并且把原数据拷贝到新的空间，然后释放旧的空间，同时返回新空间的起始位置

realloc函数的使用

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int* p=(int*)malloc(40);if (p == NULL)//判断p指针是否为空{perror("malloc");return 1;}//若空间不够，想要扩大空间,20个整形
//参数：（指针，想要变成的大小）int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));if (ptr != NULL)//先把判断ptr是否为空指针，再把ptr赋值给p{//若直接用p接收，若开辟空间失败，p会被置为NULL,造成原空间找不到了p = ptr;}else{perror("realloc");}
//	realloc函数不会初始化空间
//	使用空间for (int i = 0; i < 20; i++){*(p+i)=i;}//打印for (int i = 0; i < 20; i++){printf("%d " ,* (p + i));}//释放空间free(p);p = NULL;return 0;
}

realloc与malloc函数的联系

以下代码的意思是将指针为NULL的地址扩为40字节空间，相当于使用malloc函数开辟空间

int main()
{int* p = (int*)realloc(NULL, 40);//等价于mallocreturn 0;
}

C / C++程序内存分配的⼏个区域

1. 栈区（stack）：在执⾏函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执⾏结束时这些存储单元⾃动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很⾼，但是分配的内存容量有限。栈区主要存放运⾏函数⽽分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：⼀般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。分配⽅式类似于链表。
3.  数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4.  代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的⼆进制代码。