动态内存管理

本文主要介绍C语言中动态内存管理的相关知识

引入：所谓动态分配，就是需要的时候再分配，这是相对于静态分配而言的，静态分配就是一次分配完毕，不管你用多少。而动态分配则是按需分配。

• 第一点，也就是最简单的 你需要多少，你申请多少，不会造成浪费。
• 第二点，静态分配大多数都是在栈上分配的，栈的大小是有一定限制的，当你使用的超过栈的大小的时候，就需要到堆上去申请，当然堆也有大小限制，但一般说来堆比栈大很多很多

动态内存函数的介绍

malloc

void* malloc (size_t size);

这个函数的功能是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。

例如：

int main() {
    int size = 4;
    int* p = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        p[i] = i + 1;
        printf("%d ", p[i]);
    }

    system("pause");
    return 0;
}

free

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

例如：

int main() {
    int size = 4;
    int* p = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    //判断p是否为空
    if (p != NULL) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            p[i] = i + 1;
            printf(" %d\n", p[i]);
        }
    }
    //释放p
    free(p);
    p = NULL;

    system("pause");
    return 0;
}

calloc

void* calloc (size_t num, size_t size);

calloc也是用于动态内存分配

• 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；

例如：

int main() {
    int size = 4;
    int* p = (int*)calloc(size, sizeof(int));
    //判断p是否为空
    if (p != NULL) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            
            printf(" %d\n", p[i]);
        }
    }
    //释放p
    free(p);
    p = NULL;

    system("pause");
    return 0;
}

如果要求对申请的动态内存空间初始化为0，那么我们就可以考虑用calloc。

realloc

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

该函数的功能是重新分配内存块，更改ptr指向的内存块的大小。

• ptr 是动态内存申请空间的地址；
• size是调整之后的新大小；
• 返回值为调整之后内存的起始位置；
• 原有空间之后有足够大的空间，则直接向后申请；
• 原有空间之后没有足够大的空间，则重新申请一块空间，并且原空间的内容copy过来；

int main() {
    int size = 4;
    int* p = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    //判断p是否为空
    if (p != NULL) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            p[i] = i;
            
        }
    }
    size = 10;
    int* p1 = (int*)realloc(p, size * sizeof(int));
    for (int i = 4; i < size; i++) {
        p1[i] = i;  
    }

    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d\n", p1[i]);
    }
    //释放p
    free(p1);
    p1 = NULL;

    system("pause");
    return 0;
}