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C语言——动态内存函数(malloc、calloc、realloc、free)

2 人参与  2024年04月20日 13:29  分类 : 《我的小黑屋》  评论

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了解动态内存函数

前言:一、malloc函数二、calloc函数三、realloc函数四、free函数

前言:

在C语言中,动态内存函数是块重要的知识点。以往,我们开辟空间都是固定得,数组编译结束后就不能继续给它开辟空间了,开辟的空间满了,就不能在开辟空间了(就是不能在添加数据了)。学习本文章,我们就可以解决这个问题,向内存申请空间,满啦可以继续申请空间。

一、malloc函数

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malloc函数(动态内存开辟的函数):

void* malloc(size_t size);

功能:
这个函数向内存申请一个连续可用的空间,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,具体在使用的时候由使用者自己决定。如果size为0,malloc的行为是标准还是未定义的,由编译器决定。malloc申请的空间,当程序退出时,要还给操作系统,当程序不退出,动态申请的内存,不会主动释放,需要用free函数来释放。
malloc申请的内存空间:
malloc申请到空间后,直接返回这个空间的首地址,不会初始化空间的内容。
举个例子:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){//变长数组的知识点(vs不能用,gcc可以用)    //int num = 0;    //scanf("%d", &num);    //int arr[num] = { 0 };    int* ptr = NULL;    ptr = (int*)malloc(40);    if (ptr == NULL)//判断ptr指针是否为空    {        perror("malloc");        exit;     }    else    {        int i = 0;        for (i = 0; i < 10; i++)//给开辟的空间赋值            ptr[i] = i + 1;    }    free(ptr);//释放ptr指向的空间    ptr = NULL;//让ptr指向空    return 0;}

二、calloc函数

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calloc函数(动态内存分配函数):

void* calloc(size_t num, size_t size);

功能:

函数的功能是,为num个大小为size元素开辟一块空间,并且把空间的每一个字节初始化为0.与malloc函数的区别,只在于calloc函数会在返回地址之前把申请空间的每一个字节初始化为0.
举个例子:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    int* p = (int*)calloc( 10,sizeof(int));    if (p == NULL)//成立,开辟失败    {        perror("calloc");        exit;    }    free(p);    p = NULL;    return 0;}

p指向的地址:
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三、realloc函数

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realloc函数(动态内存管理更加灵活):
有时候我们发现过去申请的空间小了,有时候我们会觉得过去申请的空间过大,为了合理使用内存,我们一定要对内存的大小做灵活的调整。realloc函数可以做到对动态开辟内存大小进行调整。

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

功能:

ptr是要调整的内存地址。size是调整后的新大小。返回值为调整之后的内存起始位置。这个函数在调整原空间大小的基础上,还会将原来的数据移到新的空间。
注意:
realloc调整内存空间有两种情况。

情况1:原有空间之后有足够大的空间(原地扩容)。
当是情况1的时候,要扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间,原来空间的数据不发生改变。
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情况2:原有空间后面没有足够大的空间(异地扩容)。
当是情况2的时候,原有空间后面没有足够多的空间时,扩展的方法是:在堆空间上另外找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
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所以我们在使用realloc函数的时候一定要注意:
1、开辟新的空间。
2、 会将旧的空间数据拷贝到新的空间。
3、释放旧的空间。
4、返回新空间的起始地址。
举个例子:

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    int* ptr =(int*) malloc( 100 );    if (ptr != NULL)    {//可以使用这个空间    }    else    {        perror("malloc");        exit;    }    //扩展空间    int* p = (int*)realloc(ptr, 1000);//可能增容失败    if (p != NULL)    {        //增容成功        ptr = p;//p指向的空间交给ptr去维护    }    free(ptr);//把开辟早堆上的空间释放掉    ptr = NULL;    return 0;}

四、free函数

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free函数(释放动态开辟的内存):

void* free(void* ptr);

功能:

如果参数ptr指向的那个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。

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