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11.C语言 malloc() calloc() realloc()分配内存

news 来源：原创 2025/9/21 17:20:57

malloc

好处

坏处

总结

calloc

参数说明

作用

与 malloc 的区别

示例

优点

缺点

总结

realloc

参数说明

作用

示例

优点

缺点

注意事项

总结

总结区别

对比表格

malloc

函数功能：分配内存给

void* malloc(size_t size);

来看一下deepseek的解释，其实deepseek的解释好，涵盖了很多方面

malloc 是 C 语言中用于动态分配内存的函数，其原型为：

size：需要分配的内存大小（以字节为单位）。

返回值：成功时返回指向分配内存的指针，失败时返回 NULL。

好处

动态内存分配：程序运行时根据需要分配内存，避免静态分配的局限性。

灵活管理内存：适用于不确定内存需求的情况，如动态数组、链表等数据结构。

提高资源利用率：按需分配，减少内存浪费。

坏处

内存泄漏：未使用 free 释放内存会导致内存泄漏，长期运行可能耗尽系统资源。

碎片化：频繁分配和释放可能导致内存碎片，降低内存使用效率。

性能开销：动态分配比静态分配慢，频繁操作可能影响性能。

未初始化内存：malloc 分配的内存未初始化，直接使用可能导致未定义行为。

总结

malloc 提供了动态内存分配的灵活性，但需谨慎管理以避免内存泄漏和碎片化问题。

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"//malloc 分配内存
void test01() {int *p = malloc(sizeof(int)*10);for (int i = 0; i< 10; i++) {printf("p[%d] = %d\n",i,p[i]);}
}int main() {printf("mamory info\n");test01();return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

赋值

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"//malloc 分配内存
void test01() {int *p = malloc(sizeof(int)*10);for (int i = 0; i< 10; i++) {p[i] = i + 100;}for (int i = 0; i < 10; i++){printf("p[%d] = %d\n", i, p[i]);}
}int main() {printf("mamory info\n");test01();return EXIT_SUCCESS;
}

calloc

#include <stdlib.h>
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);

功能

calloc 是 C 语言中用于动态分配内存的函数，与 malloc 类似，但它在分配内存的同时会将内存初始化为零。其原型为

参数说明

num：需要分配的元素个数。

size：每个元素的大小（以字节为单位）。

返回值：成功时返回指向分配内存的指针，失败时返回 NULL。

作用

分配内存：分配 num * size 字节的内存空间。

初始化内存：将分配的内存块中的所有位初始化为零。

与 malloc 的区别

特性 malloc calloc
初始化 不初始化内存，内容为随机值初始化内存为 0
参数接受总字节数接受元素个数和每个元素的大小
适用场景 不需要初始化时使用需要初始化内存为零时使用

示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int *arr;int n = 5;// 使用 calloc 分配并初始化内存arr = (int*)calloc(n, sizeof(int));if (arr == NULL) {printf("Memory allocation failed\n");return 1;}// 打印初始化的值（应为 0）for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]); // 输出: 0 0 0 0 0}// 释放内存free(arr);return 0;
}
优点

自动初始化：省去手动初始化的步骤，避免使用未初始化的内存。

适合数组和结构体：特别适合需要初始化为零的场景，如数组、结构体等。

缺点

性能开销：由于需要初始化内存，calloc 的性能略低于 malloc。

不适用于非零初始化：如果不需要初始化为零，使用 malloc 更高效。

总结

calloc：适合需要分配并初始化内存为零的场景。

malloc：适合不需要初始化或需要手动初始化的场景。

根据具体需求选择合适的函数！

特性	`malloc`	`calloc`
初始化	不初始化内存，内容为随机值	初始化内存为 0
参数	接受总字节数	接受元素个数和每个元素的大小
适用场景	不需要初始化时使用	需要初始化内存为零时使用

//calloc 分配内存
void test02() {//参数1长度，参数2类型的大小int* p = calloc(10,sizeof(int));  //与malloc的不同是在于堆区的内容初始化成0，相同的地方都是在堆区分配内存for (int i = 0; i < 10; i++){printf("p[%d] = %d\n", i, p[i]);}if (p!= NULL) {free(p);p = NULL;//防止野指针}
}int main() {printf("mamory info\n");test02();return EXIT_SUCCESS;
}

realloc

realloc重新分配内存，在原有的内存上加更多内存

realloc 是 C 语言中用于调整已分配内存块大小的函数。它可以在不丢失原有数据的情况下，扩大或缩小内存块的大小。其原型为：

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

参数说明

ptr：指向之前分配的内存块的指针（由 malloc、calloc 或 realloc 返回）。如果 ptr 为 NULL，则 realloc 的行为等同于 malloc。

size：新的内存块大小（以字节为单位）。如果 size 为 0 且 ptr 不为 NULL，则 realloc 的行为等同于 free。

返回值：成功时返回指向新内存块的指针，失败时返回 NULL，且原内存块保持不变。

作用

调整内存大小：

扩大内存块：如果新的大小大于原大小，realloc 会尝试扩展内存块，保留原有数据。

缩小内存块：如果新的大小小于原大小，realloc 会截断内存块，保留新大小范围内的数据。

重新分配内存：

如果原内存块无法扩展，realloc 会分配一个新的内存块，将原数据复制到新内存块中，并释放原内存块。

释放内存：

如果 size 为 0 且 ptr 不为 NULL，realloc 会释放原内存块，并返回 NULL。

示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int *arr;int n = 5;// 初始分配内存arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));if (arr == NULL) {printf("Memory allocation failed\n");return 1;}// 初始化数据for (int i = 0; i < n; i++) {arr[i] = i + 1;}// 调整内存大小int new_n = 10;arr = (int*)realloc(arr, new_n * sizeof(int));if (arr == NULL) {printf("Memory reallocation failed\n");return 1;}// 初始化新增部分for (int i = n; i < new_n; i++) {arr[i] = i + 1;}// 打印结果for (int i = 0; i < new_n; i++) {printf("%d ", arr[i]); // 输出: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10}// 释放内存free(arr);return 0;
}
优点

动态调整内存：可以根据需要动态调整内存大小，避免内存浪费。

保留数据：在扩展内存时，原有数据会被保留。

灵活性：适合处理动态变化的数据结构，如动态数组、链表等。

缺点

性能开销：如果无法在原内存块上扩展，realloc 需要分配新内存并复制数据，这会带来额外的性能开销。

内存碎片：频繁调整内存大小可能导致内存碎片。

潜在的内存泄漏：如果 realloc 失败并返回 NULL，原内存块不会被释放，可能导致内存泄漏。

注意事项

检查返回值：realloc 可能失败，返回 NULL，因此需要检查返回值。

避免直接覆盖指针：
ptr = realloc(ptr, new_size); // 错误：如果 realloc 失败，ptr 会丢失
正确做法：
void *new_ptr = realloc(ptr, new_size);
if (new_ptr == NULL) {// 处理错误
} else {ptr = new_ptr;
}
释放内存：使用 realloc 后，仍需使用 free 释放内存。

总结

realloc 是动态内存管理的重要工具，适合需要动态调整内存大小的场景。

使用时需注意检查返回值，避免内存泄漏和性能问题。

结合 malloc、calloc 和 free，可以实现灵活的内存管理。

情况1：分配的大小足够，不会继续增加。可以看运行结果，地址内存不会变

//realloc重新分配内存
void test03() {int* p = malloc(sizeof(int)*10);printf("p: %d\n", &p);for (int i = 0; i < 10; i++) {p[i] = i;}p = realloc(p,sizeof(int)*11);  //在原有的基础上加11，如果原有的内存不够，才会增加for (int i = 0; i < 10; i++) {printf("p[%d] = %d\n",i,p[i]);}printf("p: %d\n", &p);}int main() {printf("mamory info\n");//test01();//test02();test03();return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结区别

对比表格

特性	`malloc`	`calloc`	`realloc`
功能	分配内存	分配并初始化内存	调整已分配内存的大小
初始化	不初始化	初始化为零	保留原有数据（如果可能）
参数	总字节数 (`size`)	元素个数 (`num`) 和元素大小 (`size`)	原指针 (`ptr`) 和新大小 (`size`)
返回值	指向分配内存的指针	指向分配内存的指针	指向新内存块的指针
适用场景	不需要初始化时使用	需要初始化内存为零时使用	需要调整内存大小时使用

malloc：适合不需要初始化内存的场景。

calloc：适合需要初始化内存为零的场景。

realloc：适合需要动态调整内存大小的场景。

查看接口

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malloc

好处

坏处

总结

calloc

参数说明

作用

与 malloc 的区别

示例

优点

缺点

总结

realloc

参数说明

作用

示例

优点

缺点

注意事项

总结

总结区别

对比表格

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