动态内存管理

发布时间：2024年01月18日
C语言引入了动态内存开辟，让程序员字节可以申请和释放空间，比较灵活，也为数据的处理提供了便利。

目录

1.?malloc和free

2.?calloc和realloc

3.?柔性数组

1.?malloc和free

1）malloc

C语言提供了?个动态内存开辟的函数：

void* malloc (size_t size);

这个函数向内存申请?块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针

1.如果开辟成功，则返回?个指向开辟好空间的指针。

2.如果开辟失败，则返回?个 NULL 指针，因此malloc的返回值一定要做检查。
3.?返回值的类型是 void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候使用者自己来决定。
4.如果参数 size 为0，malloc的为为是标准是未定义的，取决于编译器

2）free

C语言提供了另外一个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (void* ptr);
free函数用来释放动态开辟的内存
1.如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义的。
2.如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做。

注：malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	int arr[num] = { 0 };
	int* ptr = NULL;
	ptr = (int*)malloc(num * sizeof(int));
	if (NULL != ptr)
	{
		int i = 0;
		for (i = 0; i < num; i++)
		{
			*(ptr + i) = 0；
		}
	}
	free(ptr);
	ptr = NULL;
	return 0;
}

这个代码简单就是开辟空间然后全部赋值为0，最后释放这个空间。

free (ptr);就是释放ptr所指向的空间。
那我现在提出一个问题
ptr = NULL ;
是否有必要？
当然有必要，这是为了避免野指针

2.?calloc和realloc

1）calloc

C语言还提供了?个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下： 
void* calloc (size_t num, size_t size);
函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟?块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。
与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0
代码示例： 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
 if(NULL != p)
 {
 int i = 0;
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 printf("%d ", *(p+i));
 }
 }
 free(p);
 p = NULL;
 return 0;
}

运行结果：

所以如果我们对申请的内存空间的内容要求初始化，那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务。
2）realloc
realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时 候内存，我们?定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。 
void* realloc (void* ptr, size_t size);
ptr 是要调整的内存地址
1.?size 调整之后新大小
2.返回值为调整之后的内存起始位置。
3.这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间。
realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
1.原有空间之后有足够大的空间，直接在原有的空间后面开辟
2.原有空间之后没有足够大的空间，则 在堆空间上另找?个合适大小 的连续空间来使用。这样函数返回的是?个新的内存地址。
下面我们来看看这段代码，比看看那种写法更好 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int* ptr = (int*)malloc(100);
	if (ptr != NULL)
	{
		//业务处理
	}
	else
	{
		return 1;
	}
	//扩展容量

	//代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中
	ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);

	//代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中
	int* p = NULL;
	p = realloc(ptr, 1000);
	if (p != NULL)
	{
		ptr = p;
	}
	//业务处理
	free(ptr);
	return 0;
}


根据选择题方法，我相信大家都会选代码2，为什么呢？它长啊！！！

其实代码2是对的，为什么呢？如果我们直接用代码1要是开辟失败了会怎么样？

相信大家知道为什么了吧？用代码2可以避免这种事情发生。

如果用代码1，那天真的出问题了你的ptr指针就变成了NULL，存储的数据也就都没了。

3.?柔性数组

也许您没听说过它，但它确实是存在的。

C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做『柔性数组』成员。
代码示例： 
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//这个就是柔性数组成员
}type_a;

当然有的编译器可能会报错，可以改成这个

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[];//这个也是柔性数组成员
}type_a;

柔性数组的特点：
1.结构中的柔性数组成员前面必须至少?个其他成员。
2.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3.包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小
代码示例： 
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];
}type_a;
int main()
{
 printf("%d\n", sizeof(type_a));
 return 0;
}

你猜猜运行结果是多少？

答案是：

再看一个示例：

我们在上面的基础上加上下面的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i = 0;
 type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
 p->i = 100;
 for(i=0; i<100; i++)
 {
 p->a[i] = i;
 }
 free(p);
 return 0;
}

我们会发现代码正常运行，而此时这样柔性数组成员a，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

柔性数组的优势：

1.方便内存释放

如果你对一个结构体开辟空间，又对结构体成员开辟了空间，此时你就是做了两次内存分配
这是如果结束时，要free需要将他们两个分别free释放，你自己肯定知道，但如果你是写给用户的那这就可能导致部分内存未释放，用柔性数组，可以让用户一个free就释放干净
2.有利于访问速度.
连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（当然其实也没快多少）

内存管理也讲完了

下面我们要讲文件处理,期待下一次相见。

文章来源:https://blog.csdn.net/2301_80017277/article/details/135662098
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