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动态内存管理

时间:2024-07-12 15:31:26浏览次数:21  
标签:malloc 函数 管理 calloc 动态内存 空间 开辟 指针

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: 如上图所示,有两种开辟空间的方法,一种是在 栈空间上开辟一个整型变量,一种是在 栈空间上开辟一个数组。 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。
  • 数组在声明的时候,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 ,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。

malloc函数

C语⾔提供了⼀个动态内存开辟的函数: malloc函数的返回值是一个void*类型的指针,指向的是所开辟的空间的地址,参数是一个无符号整型,代表所要开辟空间的个数,单位是字节。 具体使用如下: 由于malloc函数的返回值是一个无类型的指针,因此需要进行强制类型转换。 具体的转换类型根据我们的操作由我们自己决定。下面的判断则是看malloc函数返回的指针是否为空指针,如果为空指针则会报错。当然,动态开辟的空间如果使用完了,还需要进行 释放,否则会造成 内存泄漏,释放动态开辟的空间的函数会在后面介绍。 malloc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。 malloc函数开辟的空间有如下特点:
  • 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。
  • 在使用malloc函数前需要引用头文件stdlib.h。

free函数

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: fee函数无返回值,参数是一个指针,指向的是动态开辟的空间的地址,如果该指针不是指向动态开辟的空间的地址,编译器会报错。 根据上面malloc函数开辟的空间,我们使用完后用free函数进行释放,具体使用如下:

可以看到,free函数的使用很简单,只需要将指向动态开辟的空间的地址传递给free函数就行了,需要注意的是,在释放完空间后,我们需要将指针置为空指针,否则该指针会变成野指针

输出结果:

free函数⽤来释放动态开辟的内存。

free函数的特点:

  • 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
  • 在使用free函数之前需要引用头文件stdlib.h。

calloc函数

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: calloc函数与malloc函数都是用来动态开辟空间的,但是两者的参数有略微差别。calloc函数的返回值也为一个无类型的指针,calloc函数包含两个参数,第一个参数是 开辟空间的个数,第二个参数是 开辟空间的大小。 具体使用如下: 输出结果: 可以看到,用calloc函数开辟的空间会默认初始化为0,并且使用完之后也需要释放空间。 calloc函数的特点:
  • 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。
  • 在使用calloc函数之前需要引用头文件stdlib.h。
所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化,那么可以很⽅便的使⽤calloc函数来完成任务。

realloc函数

在使用malloc函数或者calloc函数之后,若是开辟的空间无法满足我们的需要,我们可以使用realloc函数进行修改,realloc函数的原型如下:

可以看到,在realloc的参数中,ptr 是要调整的内存地址,size 是调整之后新的⼤⼩,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。
假设我们原空间为20个字节,现在要使用realloc函数扩展到40个字节,如图: 情况1: 当是情况1 的时候,要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间原来空间的数据不发⽣变化。 情况2: 当是情况2 的时候,原有空间之后没有⾜够多的空间时,扩展的⽅法是:在堆空间上另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 由于上述的两种情况,realloc函数的使⽤就要注意⼀些。具体使用如下: 输出结果: 可以看到,我们创建了一个整型指针变量来接收修改后的空间的地址,而不能使用指针p接收,因为若是realloc函数的返回值为空,那么指针p会被置为空指针,则我们会失去用来calloc函数开辟的空间。 realloc函数的特点:
  • 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。
  • 在使用realloc函数前需要引用头文件stdlib.h。
注意: 动态开辟的空间是在堆区中开辟的

标签:malloc,函数,管理,calloc,动态内存,空间,开辟,指针
From: https://blog.csdn.net/weixin_71853810/article/details/140377121

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