文章目錄

• 一、為什么存在動態內存分配？
• 二、動態內存函數的介紹
• • 1.malloc和free
  • 2.calloc函數
  • 3.realloc函數

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一、為什么存在動態內存分配？

學習動態內存的管理方法之前，我們需要先探討一個問題，為什么需要動態內存分配呢？
首先，觀察如下代碼：

int i = 20; char arr[10]={0};

可以觀察到，上面的代碼分別在棧空間上開辟了4個字節和10個字節的空間，但上述開辟空間的方式有兩個特點：

空間開辟大小是固定的。

數組在申明的時候，必須指定數組的長度，它所需要的內存在編譯時分配。
但是通常我們對于空間的需求是在程序運行的時候才知道的，那么數組編譯時開辟空間的方式就不能滿足了。這時候就需要用到動態內存開辟。

二、動態內存函數的介紹

1.malloc和free

C語言提供了一個動態內存開辟函數—>malloc函數：

void* malloc(size_t size);

這個函數向內存申請一塊可連續的空間，并返回只想這塊空間的指針（及首元素地址）。
#另外注意這塊空間是開辟在堆區的，與棧區不同的是，堆區的空間只有在主動釋放掉后或程序正常結束后才會釋放；而棧區定義的局部變量在函數調用結束后便會自動銷毀。

接下來試用一下malloc函數：

char* ptr = (char*)malloc(1024*1024*1024); printf("%p\n", ptr); free(ptr); return 0;

在free（ptr）處打上斷點，觀察系統內存，可以看到下圖12-9程序已經開辟了1G的空間，并且成功輸出地址。


去掉斷點后，繼續運行程序，看到1G內存已經被釋放掉。

對于malloc函數：

• 如果開辟成功，則返回一個指向開辟好空間的指針。
• 如果開辟失敗，則返回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。
• 返回值的類型是 void* ，所以malloc函數并不知道開辟空間的類型，具體在使用的時候使用者自己來決定。
• 如果參數 size為0，malloc的行為是標準是未定義的，取決于編譯器。

C語言提供了另外一個函數free，專門是用來做動態內存的釋放和回收的，函數原型如下：

void free(void* ptr);

free函數用來釋放動態開辟的內存。

• 如果參數 ptr 指向的空間不是動態開辟的，那free函數的行為是未定義的。
• 如果參數 ptr 是NULL指針，則函數什么事都不做。
  malloc和free都聲明在stdlib.h頭文件中。

2.calloc函數

C語言還提供了一個函數叫calloc，calloc函數也用來動態內存分配。原型如下：

void* calloc(size_t num,size_t size);

• 函數的功能是為num個大小為size的元素開辟一個空間，并且把空間的每個字節初始化為0；
• 與函數malloc的區別只在于calloc會在返回地址前把申請空間的每個字節初始化為0；

3.realloc函數

• realloc函數的出現讓動態內存管理更加靈活。
• 有時我們會發現過去申請的空間太小了，有時候又會覺得申請的空間過大了，那為了合理地使用內存，我們需要對內存的大小做靈活調整。realloc函數可以做到對動態開辟內存大小的調整。函數原型如下：

void* realloc(void* ptr,size_t size)

• ptr 是要調整的內存地址.
• size 調整之后新大小.
• 返回值為調整之后的內存起始位置。
• 這個函數調整原內存空間大小的基礎上，還會將原來內存中的數據移動到新的空間。
• realloc在調整內存空間的是存在兩種情況：

情況1：原有空間之后有足夠大的空間。
情況2：原有空間之后沒有足夠大的空間。
當是情況1 的時候，要擴展內存就直接原有內存之后直接追加空間，原來空間的數據不發生變化。
當是情況2 的時候，原有空間之后沒有足夠多的空間時，擴展的方法是：在堆空間上另找一個合適大小的連續空間來使用。這樣函數返回的是一個新的內存地址。 （實際過程是：開辟新空間—拷貝舊空間內容—釋放舊空間），因此對于情況2，只用釋放新空間。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C语言之动态内存管理与动态内存函数的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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