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动态内存分配

news 来源：原创 2025/9/4 7:27:45

动态内存分配

1. malloc
- 1.1函数原型
- 1.2参数
- 1.3特点
- 1.4注意事项
2.calloc
- 2.1函数原型
- 2.2参数
- 2.3特点
- 2.4注意事项
3.realloc
- 3.1函数原型
- 3.2参数
- 3.3特点
- 3.4注意事项
4.free
- 4.1 函数原型
- 4.2参数
- 4.3特点
结语

在 C 语言中，主要使用标准库函数 <stdlib.h> 中的几个函数来进行动态内存分配和释放，这些函数包括 malloc、calloc、realloc 和 free。

1. malloc

malloc 是 C 语言中动态内存分配函数之一，用于在程序运行时分配一块指定大小的内存空间。

1.1函数原型

void* malloc(size_t size);

1.2参数

size：表示要分配的内存大小，单位是字节。
返回值:
成功时，返回一个指向分配的内存块的指针，该指针指向分配的内存空间的起始地址。
如果分配失败（例如内存不足），则返回 NULL。

1.3特点

动态分配：malloc 分配的内存是在堆区动态分配的，其大小由程序运行时决定，而不是在编译时确定。
未初始化：malloc 分配的内存块内容是未初始化的，即内存中的值是随机的，可能包含垃圾数据。
需要手动释放：使用 malloc 分配的内存必须通过 free 函数手动释放，否则会导致内存泄漏。

1.4注意事项

检查返回值：在使用 malloc 后，必须检查返回值是否为 NULL，以避免使用未成功分配的内存。
释放内存：使用完 malloc 分配的内存后，必须调用 free 函数释放内存，避免内存泄漏。
类型转换：要将类型强转为所需赋值相对应的指针.

2.calloc

calloc 是 C 语言中另一个动态内存分配函数，与 malloc 类似，但它在分配内存的同时会自动初始化内存为零。这使得 calloc 在某些场景下比 malloc 更安全和方便。

2.1函数原型

void* calloc(size_t num, size_t size);

2.2参数

num：要分配的元素数量。
size：每个元素的大小（以字节为单位）。
返回值
成功时，返回一个指向分配的内存块的指针，该指针指向的内存空间已被初始化为零。
如果分配失败（例如内存不足），则返回 NULL。

2.3特点

自动初始化：calloc 分配的内存会被初始化为零，这意味着分配的内存中所有字节的值都是 0。
动态分配：与 malloc 一样，calloc 分配的内存位于堆区，其大小由程序运行时决定。
需要手动释放：使用 calloc 分配的内存也必须通过 free 函数手动释放，否则会导致内存泄漏。

2.4注意事项

注意事项处与malloc大致相同,参考malloc;
如此,什么时候使用malloc什么时候使用calloc呢?

当你需要分配一块内存并确保其内容为零时，calloc 是更好的选择。
如果你只需要分配内存而不关心初始值，malloc 可能更高效。

3.realloc

realloc 是 C 语言中用于重新分配动态内存的函数。它可以在运行时调整之前分配的内存块的大小，同时保留原有内存中的数据（如果可能）。这使得 realloc 非常适合在程序运行过程中动态调整内存需求。

3.1函数原型

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

3.2参数

ptr：指向之前通过 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的指针。
new_size：新的内存块大小（以字节为单位）。
返回值

如果重新分配成功，返回指向新分配内存块的指针。
如果 new_size 为零，realloc 会释放原内存块并返回 NULL。
如果内存重新分配失败（例如内存不足），realloc 会返回 NULL，但原内存块保持不变。

3.3特点

动态调整大小：realloc 可以增大或减小内存块的大小。
数据保留：
如果新大小大于原大小，原内存块中的数据保持不变，新增部分的内容未定义（可能包含垃圾数据）。
如果新大小小于原大小，原内存块中的数据会被截断，但保留的部分内容保持不变。
内存移动：如果无法在原内存块的位置进行扩展或收缩，realloc 会分配一个新的内存块，并将原数据复制到新内存块中。此时，原内存块会被释放。
需要手动释放：如果 realloc 返回的指针被赋值给原指针变量，且重新分配失败（返回 NULL），原内存块会被释放，导致数据丢失。因此，使用 realloc 时需要特别小心。

3.4注意事项

检查返回值：realloc 的返回值必须检查是否为 NULL，以避免使用无效指针。
避免内存泄漏：
如果 realloc 返回 NULL，原内存块仍然有效，必须手动释放。
如果 realloc 成功，原指针变量必须更新为返回的新指针。
内存移动：如果 realloc 分配了新的内存块，原内存块中的数据会被复制到新内存块中，原内存块会被释放。
new_size 为零：如果 new_size 为零，realloc 会释放原内存块并返回 NULL。这种行为类似于 free，但需要特别注意，因为原指针不再有效。
使用场景
当你需要动态调整内存大小时，例如在读取文件内容时，根据文件大小动态调整缓冲区大小。
在实现动态数据结构（如动态数组、链表等）时，realloc 可以方便地调整内存大小。

4.free

free 是 C 语言中用于释放动态分配的内存的函数。它与 malloc、calloc 和 realloc 配合使用，用于释放这些函数分配的内存，从而避免内存泄漏。

4.1 函数原型

void free(void* ptr);

4.2参数

ptr：指向要释放的内存块的指针。该指针必须是之前通过 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的起始地址。

4.3特点

释放内存：free 用于释放动态分配的内存。释放后，该内存块可以被系统重新分配给其他用途。
避免重复释放：如果尝试释放一个已经被释放的指针，可能会导致未定义行为（如程序崩溃或数据损坏）。因此，释放内存后，通常将指针设置为 NULL，以避免悬挂指针问题。
释放空指针：free(NULL) 是安全的，不会导致错误。这是一个有用的特性，可以在释放内存之前不检查指针是否为 NULL。
不改变指针值：free 只释放指针指向的内存，但不会改变指针本身的值。因此，释放内存后，必须手动将指针设置为 NULL，以防止后续误用。

结语

总的来说,动态内存分配malloc是申请内存但不初始化,而calloc比malloc多了一个初始化数据的过程,并且两者申请内存的参数是不一样的.而realloc主要是用来来修改内存空间的大小.三者在使用完之后,都要将所申请的空间给释放掉,以免造成内存空间泄露等一系列问题.并且要将指针置空,不要造成野指针之一问题.

动态内存分配

1. malloc

1.1函数原型

1.2参数

1.3特点

1.4注意事项

2.calloc

2.1函数原型

2.2参数

2.3特点

2.4注意事项

3.realloc

3.1函数原型

3.2参数

3.3特点

3.4注意事项

4.free

4.1 函数原型

4.2参数

4.3特点

结语

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