【C语言】动态内存管理（上）

前言

本文开始将开始学习C语言中一个比较重要的知识点或者是操作——动态内存管理。由于本次的知识比较重要，为了方便描述，本次知识点分为上下两个章节。本次先跟大家聊一聊上半个章节的知识点——malloc和calloc函数

1.为什么要存在动态内存

目前我们掌握的内存开辟的方式就两种：

int val = 20;//在栈空间上开辟4个字节
char arr[66] = {0};//在栈空间上开辟一个大小为66个字节的连续内存空间

但是仔细思考一下，你会发现上述内存开辟有两个特点：

• 开辟内存空间的大小是固定不变的
• 数组在声明的时候，必须指明数组长度，数组的大小一旦确认下来之后就不可以改变了

但是我们对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟的内存空间的方式就不能满足我们的需求了。

为此C语言引入了动态内存开辟，让程序员可以自己申请和释放空间，比较灵活和方便。

2. malloc和free

2.1 malloc

malloc函数是C语言提供的一种动态内存开辟的函数之一，其被包含在stdlib.h的头文件中。
具体细节如下：


这个函数就是向内存申请一块连续可用的空间，并且返回这块空间的起始地址。

总结就是：

• 形参：填入需要创建多大内存空间的数量，单位是字节。
• 如果参数size为0，malloc行为是标准未定义的，具体去取决于编译器的实现。
• 返回值：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函数在使用时一定要注意器返回值的判定。
• 返回值类型：void*,所以一般在使用malloc函数一定要进行强制类型转换，具体情况按照实际需求来决定。

2.2 free

C语言提供的另外一个用作动态内存开辟重要的函数——free,free函数是专门用来做动态内存的释放和回收的。
函数具体细节如下：

free函数是用来释放所申请动态开辟的空间。

• 如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么free函数的行为是标准未定义的。
• 如果参数ptr的值为NULL指针，则free函数什么事都不做。

注意：malloc和free函数都声明在stdlib.h的头文件中。

2.3 使用实例（malloc和free）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//malloc的作用
int main()
{int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));//动态申请10个整型大小的空间，并且malloc函数的返回值做了强制类型转换为int*,原因是我要操作的是整型的数据if (p == NULL){perror("malloc failed");return 1;}for (int i = 0; i < 11; i++){*(p + i) = i + 1;}for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ",p[i]); }free(p);p = NULL;//这步很重要,因为我虽然释放了它们的空间，但是指针p里面的值确实没有被消除的。//也就是说，p仍然还记得那个申请动态空间的起始地址，但是那个空间已经被回收了不属于我们的了，指针p就成为了也野指针。//为此，就要将p置为NULLreturn 0;
}

3. calloc

C语言还提供了一个动态开辟内存的函数——calloc
具体细节如下：

总结：

• 函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一个连续的内存空间，并且把空间中的每个字节都初始化为0。
• 与函数malloc功能相似，区别只在于calloc函数会在返回地址之前把申请空间的每个字节全初始化为0。

3.1 calloc例子

int main()
{int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));//如果申请失败if (p == NULL){perror("calloc failed");return 1;}for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ",p[i]);}free(p);p = NULL;return 0;
}

正如结果所示，calloc函数的作用是申请一块num个大小为size的连续的内存空间，并且讲动态开辟的内存空间每个字节都初始化为0了。

所以如果我们对申请的空间的内容要求初始化，那么可以很方便的是用calloc函数来完成任务。