【C语言进阶(八)】动态内存管理

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动态内存规划

[1. 前言](#1. 前言 "#1__14")
[2. 为什么要学动态内存管理?](#2. 为什么要学动态内存管理? "#2___40")
[3. 动态内存管理函数介绍](#3. 动态内存管理函数介绍 "#3__64")
[4. malloc函数详细介绍](#4. malloc函数详细介绍 "#4_malloc_81")
[5. free函数详细介绍](#5. free函数详细介绍 "#5_free_144")
[6. calloc函数详细介绍](#6. calloc函数详细介绍 "#6_calloc_191")
[7. realloc函数详细介绍](#7. realloc函数详细介绍 "#7_realloc_228")
[8. 总结以及拓展](#8. 总结以及拓展 "#8__285")

1. 前言

本章目标:

本篇文章
着重讲解动态内存
管理的四个函数

前期准备:

内存可以大致分为几个区域:

栈区: 存放局部变量,函数
堆区: 存放动态开辟的空间
静态区 : 全局变量,static修饰变量
代码区: 常量字符串

今天的主角就是在堆区申请空间的:
动态内存管理!

2. 为什么要学动态内存管理?

我们平常使用数组时:

c 复制代码

int arr[6]={1,2,3,4,5,6};

这是在栈区开辟的空间
并且它的大小是固定的,被初始化成6

原因一:

很多情况下,我们需要的空间大小
在程序运行后才知道,此时数组不管用了
只能尝试使用动态内存管理的方式了!

原因二:

在做题时经常遇见需要手动动态
开辟空间的题目,且在笔试中也经常考察

3. 动态内存管理函数介绍

动态内存管理有四个函数:

1. malloc
2. calloc
3. realloc
4. free

这些函数定义在头文件: stdlib.h中

前两个是用于开辟空间的
realloc是用于扩容的
而free是释放空间的

4. malloc函数详细介绍

先看它在cplusplus上的定义:

我直接把要点翻译过来:

功能:它向内存申请一块连续可用的空间
申请空间成功就返回指向这块空间的指针
申请空间失败就返回空指针NULL
返回类型是void *
它可以申请任一类型的空间
参数size的单位是字节
开辟size个字节的空间

需要注意的地方:

它的返回类型是void*,你在开辟空间时
应强制类型转换成你要开辟的空间的类型

c 复制代码

struct S
{
  int a;
  char cc;
  double d;
};

int* p = (int*)malloc(40);
char* arr = (char*)malloc(10);
struct S* ss = (struct S*)malloc(20);

总结:开辟什么类型的空间就强转成什么

malloc有可能申请空间失败
所以每次开辟空间后要判断指针是否为空
若指针为空应该直接终止掉程序

c 复制代码

int* p = (int*)malloc(40);
if(p == NULL)
{
	printf("动态申请失败");
	exit(-1)//退出程序
}
else //不为空再去使用它
{
	//......
}

总结:每次开辟空间后要判断空指针

5. free函数详细介绍

先看free在官网上的定义:

将要点翻译过来:

free用于释放动态开辟的空间
参数ptr指向的空间必须是动态开辟的
若ptr是空指针,则free函数什么都不做

需要注意的地方:

free释放的空间必须在堆区
也就是必须是动态开辟的内存

c 复制代码

//堆区开辟的空间
int* p = (int*)malloc(40);
//栈区开辟的空间
int arr[4] = {1,2,3,4};
//正确的用法
free(p);
//错误的用法
free(arr);

总结:free释放的空间必须在堆区

被free释放后的空间就还给操作系统了
但是指针还是指向已经释放的空间
所以在free释放掉一块空间后
还要将指针赋值为空才安全

c 复制代码

int* p = (int*)malloc(40);
free(p);
p = NULL;

总结:释放掉空间后记得要置空

6. calloc函数详细介绍

先看calloc的定义:

重点翻译:

参数num是要开辟的空间个数
参数size是每份空间所占字节数
calloc不仅会开辟空间
还将所有数据初始化为0
它和malloc的区别就是前者会初始化

使用举例:

c 复制代码

//开辟10个整型空间
int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));
if(p == NULL)
{
	printf("开辟失败");
	exit(-1);
}
else
{
	//......
}

可以在不同场景选择使用
malloc或者calloc

7. realloc函数详细介绍

先看realloc的定义:

重点翻译:

参数ptr是指向要扩容的空间的指针
参数size是扩容后空间总大小
单位是字节
返回值为扩容之后的内存起始位置
此函数在调整原先空间大小的基础上
还会将原先空间的内容拷贝过来

需要注意的地方:

realloc扩容的空间必须在堆区

c 复制代码

int* p = (int*)malloc(40);
int arr[4]={1,2,3,4};
//正确用法
int* pp = (int*)realloc(p,60);
//错误用法
int* parr = (int*)realloc(arr,30);

若参数ptr是空指针NULL
则realloc的功能相当于malloc

c 复制代码

int* p = NULL;
int* pp = (int*)realloc(p,40);

此时的realloc相当于malloc

realloc扩容后,原先指向
这块空间的指针会自动置空
不需要再手动置空

c 复制代码

int* p = (int*)malloc(40);
int* pp = (int*)realloc(p,60);

free(pp);
pp=NULL;

总结:realloc扩容后,原先的指针可以不管

8. 总结以及拓展

动态开辟的内存在堆区上
而我们定义的指针却在栈区上
所以可以这样理解这个过程:

🔎 下期预告:常见动态内存错误 🔍