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【C语言】:动态内存管理函数malloc,calloc,realloc和free的介绍的介绍

21 人参与  2024年05月15日 11:45  分类 : 《随便一记》  评论

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动态内存开辟函数malloc,calloc,realloc和free

1.malloc和free函数2.calloc函数3.realloc函数
我们在向内存申请空间时,一般有如下几种方式:

//第一种:int  main(){int a=10;//申请4个字节,一小块一小块申请}//第二种int main(){int arr[10];//申请40个字节,一大块一大块申请}

这两种方式开辟的空间是固定的,不能变化的。但是对于空间的需求,不仅仅是上述情况,有时候我们需要的空间大小在运行程序的时候才知道。

接下来介绍动态内存函数malloc,calloc,realloc和free,以满足我们对内存的需要。
动态申请的内存在内存的堆区

注意:他们都是库函数,使用时需要引用头文件<stdlib.h> !!!

1.malloc和free函数

首先介绍动态内存开辟函数malloc和free

函数原型为:void *malloc(size_t size)
参数:需要开辟的空间大小,单位字节。

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(这块空间的首地址)。

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。返回类型是void*,所以这个函数不知道开辟空间的类型,具体使用时强制类型转换成需要的类型。

free函数是与malloc,calloc,realloc匹配使用的函数,在程序结束时用来释放开辟的空间,防止内存泄漏。
函数原型为:void free( void *p );
意思是释放p所指向的空间。
注意:free必须释放的是动态开辟出来的空间!!

以下是他们的使用方法:

#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include "string.h"#include "errno.h"int main(){int arr[10]={0};int *p=(int*)malloc(40);//向堆区开辟了40个字节//int *p(int*)malloc(INT_MAX+1);//开辟失败时//判断,检查,防止开辟失败if(p==NULL){printf("%S\n",strerror(errno));//提示错误信息return 1;//结束运行}//使用int i=0;for(i=0;i<13;i++)    {*(p+i)=i;   }//打印for (i = 0; i < 13; i++){printf("%d ", *(p + i));}//释放free(p);//此时只是释放了开辟的40个字节,但是变量p内仍然保留原地址,如果这时有人使用了p,这时p是十分危险的,这是一个野指针!!所以要把p置空。p=NULL;return 0;}

开辟成功时运行结果是:

在这里插入图片描述
开辟失败时运行的结果是:
在这里插入图片描述

2.calloc函数

接下来介绍另一个动态内存开辟函数calloc

函数原型为:void *calloc(size_t num,size_t size)
参数是:开辟类型的个数,开辟类型的大小。

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(这块空间的首地址)。

功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间,并且空间里每个字节自动初始化为0。与函数malloc的区别只在于calloc会在返回地址之前把申请空间里的每个字节初始化为0。

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calloc的返回值也要做检查。
返回类型是void*,所以这个函数不知道开辟空间的类型,具体使用时强制类型转换成需要的类型。

使用方法如下:

#include "stdio.h"#include "stdilb.h"#include "string.h"#include "errno.h"//开辟10个整型空间int *p=(*int)calloc(10,sizeof(int));//检查判断if(p==NULL){printf("%s\n",strerror(errno));return 1;}//使用int i=0;for(i=0;i<10;i++){*(p+i)=i;}//打印for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",*(p+i));}//使用完后要释放free(p);p=NULL;return 0;

成功开辟运行后的结果是:

验证其开辟空间后自动初始化为0的代码是:

int main(){int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i));}free(p);p = NULL;return 0;}

运行后的结果是:

3.realloc函数

最后介绍动态内存调整函数realloc

函数原型:void realloc(void ptr,size_t size)
参数:ptr是要调整的内存地址,size是调整之后的新大小

如果调整成功,则返回一个指向调整后空间的指针
如果调整失败,则返回一个NULL指针,因此calloc的返回值也要做检查。
返回类型是void*,所以这个函数不知道开辟空间的类型,具体使用时强制类型转换成需要的类型。

返回值为调整之后的内存起始位置这个函数调整原内存空间大小的基础上,还会将原来内存中的数据移动到新的空间。realloc在调整内存空间时存在两种情况:
在这里插入图片描述
如上图所示,
情况1为在调整内存空间大小时后面的内存被占用,此时不会再向后调整以致覆盖被占用的内存,而是会重新寻找一块大小合适的内存进行调整,这时ptr指向的是调整后新内存的地址,并且原空间里的数据会自动复制到新空间,原空间也会自动销毁。
情况2是在调整内存空间大小时后面的内存足够,此时直接调整即可。

使用方法如下:

int main(){int* p = (int*)malloc(40);if (p == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}//使用int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p + i) = i + 1;}//扩容int* ptr = (int*)realloc(p, 80);//不要直接使用p接收,防止调整失败if (ptr != NULL){p = ptr;}for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(p + i));}free(p);p = NULL;return 0;}

调整成功后的运行结果是:
在这里插入图片描述


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