1. 为什么要有动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟⽅式有:
int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节
char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
但是上述的开辟空间的⽅式有两个特点:
• 空间开辟⼤⼩是固定的。
• 数组在申明的时候,必须指定数组的⻓度,数组空间⼀旦确定了⼤⼩不能调整
但是对于空间的需求,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空间的⽅式就不能满⾜了。
C语⾔引⼊了动态内存开辟,让程序员⾃⼰可以申请和释放空间,就⽐较灵活了。
2. malloc和free
2.1 malloc
C语⾔提供了⼀个动态内存开辟的函数:
void* malloc (size_t size);
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。
类似于malloc、free、calloc、realloc这样用于 动态内存管理的函数申请的内存都是放在堆区上的。
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
*(p + i) = i;
printf("%d ", *(p + i));
}
return 0;
}
![](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/5371a40a9fdf4b19aa551e6b2b614b2b.png)
2.2 free
C语⾔提供了另外⼀个函数free,专⻔是⽤来做动态内存的释放和回收的,函数原型如下:
void free (void* ptr);
free函数⽤来释放动态开辟的内存,该函数接受一个指向要释放的内存块的指针作为参数, 并将该内存块标记为可用状态,以便后续再次分配使用。在调用
free
函数后,指针变量的值仍然保留,但不再指向有效的内存地址,因此需要将该指针置为空,避免其成为野指针,也不应再使用该指针进行读写操作,
• 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,也就是说free只能释放那些动态申请的空间。
• 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。
3. calloc 和 realloc
3.1 calloc
C语⾔还提供了⼀个函数叫 calloc , calloc 函数也⽤来动态内存分配。原型如下:
void* calloc (size_t num, size_t size);
• 函数的功能是为 num 个⼤⼩为 size 的元素开辟⼀块空间,并且把空间的每个字节初始化为0。
• 与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。可以根据要不要初始化内存空间,来考虑使用 malloc 还是 calloc。
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(5, sizeof(int));
if (p == NULL)
{
perror("calloc");
return 1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
*(p + i) = i;
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
3.2 realloc
• realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
• 有时会我们发现过去申请的空间太⼩了,有时候我们⼜会觉得申请的空间过⼤了,那为了合理的时候内存,我们⼀定会对内存的⼤⼩做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存⼤
⼩的调整。
函数原型如下:
void* realloc (void* ptr, size_t size);
• ptr 是要调整的内存地址
• size 调整之后新⼤⼩
• 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在调整内存空间的是存在两种情况:
• 情况1:原有空间之后有⾜够⼤的空间
• 情况2:原有空间之后没有⾜够⼤的空间
![](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/d71b510f23ab472c858cfb696d5d52fd.png)
#include<stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(20);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
int* ptr = (int*)realloc(p, 40);
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
*(p + i) = i;
printf("%d ", *(p + i));
}
free(p);
p = NULL;
}
else
{
perror("realloc");
free(p);
p = NULL;
}
return 0;
}
realloc 可以完成和 malloc 一样的功能
int main()
{
realloc(NULL, 20);
return 0;
}