C 语言 动态内存分配

一、核心作用

普通数组大小必须编译期确定；

动态内存可以程序运行时申请内存，堆（heap）上分配，用完手动释放。

头文件：<stdlib.h>

二、4 个核心函数

1. malloc

• 功能：分配size 字节连续内存，不初始化，内容随机垃圾值

• 返回：成功→内存首地址；失败→NULL

// 分配能存5个int的空间
int *p = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
if(p == NULL)

{

    // 必须判空！
    perror("malloc fail");
    return -1;
}

2. calloc

void *calloc(size_t num, size_t size);

• 功能：分配num个、每个size字节的内存，自动初始化为 0

int *p = (int *)calloc(5, sizeof(int));

3. realloc 重新调整大小

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

• 扩容 / 缩容已有动态内存

• 注意：

1. 不要直接 p = realloc(p, ...)，失败会返回 NULL，丢失原地址造成内存泄漏

2. 扩容不一定原地，可能拷贝数据到新地址

int *tmp = realloc(p, 10 * sizeof(int));
if(tmp != NULL){
    p = tmp;
}

4. free 释放内存

void free(void *ptr);

• 归还堆内存，必须配对使用

• 规则：

• free 只能释放 malloc/calloc/realloc 得到的指针
• 不能重复 free、不能 free 栈上变量
• free 之后指针变成野指针，建议手动置 NULL

free(p);
p = NULL;

三、完整示例

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

int main(void)
{
    int n = 5;
    // 堆区申请内存，不初始化
    int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));

    // ⚠重点：必须判断分配是否成功
    if(arr == NULL){
        printf("malloc fault\n");
        return 1; // 异常退出
    }

    for(int i = 0; i < n; i++){
        arr[i] = i + 1;
    }

    // ⚠易错：realloc先用临时指针接收，失败不会覆盖原地址
    int *tmp = realloc(arr, 10 * sizeof(int));
    if(tmp == NULL)
    {
        printf("realloc fault\n");
        free(arr);
        arr = NULL;
        return 1;
    }
    arr = tmp;

    // ⚠扩容新增区域数据随机，如需使用要手动赋值

    free(arr);      // ⚠堆内存使用完必须释放
    arr = NULL;     // ⚠防止野指针

    return 0; // 正常退出
}

四、常见坑

1. 忘记 free → 内存泄漏

2. free 之后继续使用指针 → 野指针访问（程序崩溃）

3. 重复 free 同一地址

4. realloc 直接赋值原指针，分配失败丢失内存

5. 不判断 malloc 返回 NULL，内存不足直接崩溃

6. sizeof( )写错，大小分配不足造成越界

五、栈内存 vs 堆内存

区域	分配方式	释放	生命周期
栈 (stack)	局部数组、局部变量	函数结束自动回收	函数内有效
堆 (heap)	malloc/calloc	手动 free	直到 free 或程序结束