动态内存分配函数

小灰灰 2023-10-13 19:43 51阅读 0赞

**目录**

一.静态内存分配和动态内存分配

二.动态内存分配函数

1.malloc

2.free

3.calloc

4.realloc

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## 一.静态内存分配和动态内存分配 ##

静态内存分配：静态内存分配的空间都是**固定的大小**，且分配的是**栈区**的空间，函数执行结束时这些存储单元**自动被释放**。

动态内存分配：在程序执行的过程中动态地分配或回收存储空间。动态内存分配的是**堆上**的内存，堆上分配的内存不会主动释放，需由**程序员自己释放**或是在**程序结束时还给操作系统。**

内存区域分区

**![57b31dc65dfd446abbbcaa33ee814c64.png][]**

**栈区（stack）**:在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元**自动被释放**。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但分配的内存容量有限。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。

**堆区（heap）**：一般由**程序员自己分配释放**，若程序员不释放，程序结束时**可能由OS回收**。

**静态段（静态区）（static）**：存放全局变量、静态数据/程序结束后由系统释放。

**代码段**：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。

## 二.动态内存分配函数 ##

在使用动态内存分配函数时，需引用对应头文件（**\#include <stdlib.h>**）

### 1.malloc ###

> void\* malloc(size\_t size);

函数的功能：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。

若开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针；若开辟失败，则返回一个NULL指针（**因此一定要对malloc函数的返回值进行检查**）

函数的返回值类型为void\*，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，由使用者在使用的时候决定

若参数size为0，此时malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    {
    	int* p = (int*)malloc(40);
    	//对返回值进行检查
    	if (p == NULL)
    	{
    		perror("malloc");
    		return 1;
    	}
    
    	for (int i = 0; i < 10; i++)
    	{
    
    		printf("%d\n", *(p + i));
    	}
    	//释放动态开辟的内存
    	free(p);
    	p = NULL;
    	return 0;
    }

malloc函数不会对空间进行初始化，因此存放内容为**随机值**

![8b327189a0d94471bd59844054f46cd2.png][]

### 2.free ###

> void free(void\* ptr)

free函数是用来释放动态开辟的内存的。

若参数ptr指向的空间不是动态开辟的，那么free函数的行为是未定义的

若ptr是NULL指针，那么函数什么事都不做

**注：在释放动态开辟的内存后，应将ptr置为NULL，****因为ptr指针指向的动态开辟的空间已经被释放了后，若ptr仍指向那块空间，后面若使用了ptr访问指向的空间，则非法访问该内存。**

![734d42fde93a4080891c134deb57d20b.png][]

### 3.calloc ###

> void\* calloc(size\_t num, size\_t size)

函数的功能：为num个大小为size的元素开辟一块内存空间，并且把空间的每个字节初始化为0.

calloc函数与malloc函数的区别只在于calloc函数会在返回地址之前**将申请的空间的每个字节全部初始化为0**

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    {
    	int* p = (int*)calloc(10, 4);
    	//对返回值进行检查
    	if (p == NULL)
    	{
    		perror("calloc");
    		return 1;
    	}
    
    	for (int i = 0; i < 10; i++)
    	{
    
    		printf("%d\n", *(p + i));
    	}
    	//释放动态开辟的内存
    	free(p);
    	p = NULL;
    	return 0;
    }

calloc函数会将空间的每个字节初始化为0

![e45cb422a4704229ad18f9dde8b7acfa.png][]

### 4.realloc ###

> void\* realloc(void\* ptr ,size\_t size)

realloc函数的功能：

若申请的空间过小或是过大，则可用realloc函数对内存大小进行调整。

ptr：要调整的内存地址

size：要调整之后的大小

在增加空间时，若原本开辟的内存后面有足够的空间，则直接在后面开辟新的空间；

![09573a8572f24bb1bdd76133111303e5.png][]

若后面的空间不够，则realloc会先开辟新的空间，并将旧空间中的数据**拷贝**到新的空间中，拷贝后则释放旧的空间，最后返回**新空间的起始地址**。

![cd583353cd6b43ed8d4cca0f403a01a1.png][]

若开辟失败，则返回NULL，因此应**先对返回值进行判断，**防止原始数据丢失

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    {
    	int* p = (int*)calloc(10, 4);
    	//对返回值进行检查
    	if (p == NULL)
    	{
    		perror("calloc");
    		return 1;
    	}
    
    	int* ptr = (int*)realloc(p, 20*sizeof(int));
    	//判断ptr是否为NULL
    	if (ptr != NULL)
    	{
    		p = ptr;
    		ptr = NULL;
    	}
    	else
    	{
    		perror("realloc");
    		return 1;
    	}
    	for (int i = 0; i < 20; i++)
    	{
    		printf("%d\n", *(p + i));
    	}
    	//释放动态开辟的内存
    	free(p);
    	p = NULL;
    	return 0;
    }

realloc函数也不会对新开辟的空间进行初始化

![4be5a11366f642af8318077fd6a112c9.png][]

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