【C语言入门】如何使用动态内存分配来模拟“大小未知”的数组

如何使用动态内存分配来模拟“大小未知”的数组

• 引子
• 举例应用
• 结语

引子

在C语言中，定义一个“大小未知”的数组直接是不可行的，因为数组在声明时必须有确定的大小，要么是在编译时确定的常量表达式，要么是在C99或更高标准下，允许运行时确定大小的变长数组（VLA）。

变长数组（Variable Length Array，简称VLA）是C99标准引入的一个特性，允许在函数的局部作用域中定义数组，其大小可以在运行时确定。变长数组的大小必须是一个非负整数表达式，并且在数组的生命周期内不能改变。

但是，如果你想要处理大小未知或动态变化的数据集，可以使用动态内存分配来模拟“大小未知”的数组。这通常通过使用malloc、calloc、realloc和free函数来实现。

举例应用

下面是一个使用malloc和realloc来创建和扩展数组的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() 
{
    int *array;
    int size = 0; // 初始大小为0
    int capacity = 5; // 起始分配容量
    int newElement;

    // 动态分配内存
    array = (int *)malloc(capacity * sizeof(int));
    if (array == NULL) 
    {
        fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }

    // 扩展和使用数组
    while (1) 
    {
        printf("请输入一个整数（输入-1结束）：");
        scanf("%d", &newElement);
        if (newElement == -1) break;

        // 检查是否需要增加数组容量
        if (size == capacity) 
        {
            capacity *= 2; // 增加一倍容量
            array = (int *)realloc(array, capacity * sizeof(int));
            if (array == NULL)
             {
                fprintf(stderr, "Memory reallocation failed!\n");
                return 1;
            }
        }

        array[size++] = newElement; // 添加新元素
    }

    // 打印数组
    printf("数组中的元素：\n");
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");

    // 释放内存
    free(array);

    return 0;
}

在这个例子中，我们使用了malloc来初始化数组的内存，并使用realloc来动态扩展数组的大小。当数组满时，realloc会尝试分配更多的内存，并将现有数据复制到新的内存空间。当程序结束时，使用free来释放分配的内存。

结语

这种方法虽然可以实现“大小未知”的数组，但需要手动管理内存的分配和释放，以避免内存泄漏和程序异常。此外，使用realloc可能会导致数据重新拷贝，可能影响性能。