C语言内存管理

C语言中的内存管理

 

1. malloc函数(memory location 动态内存分配)

   • 函数原型：void *malloc(int num);

   • 函数功能：用于申请一块连续的指定大小的内存块区域以void*类型返回分配的内存区域地址，这块内存空间在函数执行完成后不会被初始化，它们的值是未知的。

   • 注意点：由于该函数是以void*类型返回分配的内存区域地址的，所以我们需要将该地址强制转换成我们所需要的类型；

   • 举栗：int *ptr = (int *) malloc(10 * sizeof(int));

      

2. calloc函数

   • 函数原型：void *calloc(int num, int size);

   • 函数功能：在内存中分配num个大小为size的连续空间，函数返回一个指向分配起始地址的指针，如果分配不成功的话，那么就会返回NULL；

   • 注意点：与malloc函数存在着一定的区别，malloc函数分配到的空间中的数据都是未知的，随机的，而calloc函数分配到的空间中的数据都为0；

   • 举栗：int *ptr = (int *)calloc(10, sizeof(int));

    

3. realloc函数

   • 函数原型：void *realloc(void *address, int newsize);

   • 函数功能：先判断当前的指针是否有足够的连续空间，如果有，扩大address指向的地址，并且将address返回，如果空间不够，先按照newsize指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来address所指内存区域（注意：原来指针是自动释放，不需要使用free），同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。

   • 注意点：如果重新分配成功则会返回新分配内存的首地址，如果失败则返回NULL；

   • 举栗：int *ptr = (int *)realloc(ptr, 20 * sizeof(int));

      

4. free函数

   • 函数原型：void free(void *address);

   • 函数功能：该函数会释放address所指向的内存块，释放的是动态分配的内存空间；

   • 注意点：该函数通常与C语言中其他内存管理的函数结合使用，可以释放由 malloc()、calloc()、realloc() 等函数申请的内存空间，可以避防止内存泄漏的情况发生；

   • 举栗：free (ptr);

    

5. 综合案例

   • 定义一个动态的数组，数组的长度是不确定的，用户直接输入数组中的元素，最后遍历数组元素并打印；

   • 具体代码如下：

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    //通过定义结构体来完成需求
    struct dynamicArray
    {
        //表示数组实际长度
        int size;
        //表示数组的最大长度
        int capicity;
        //接收用户输入的值的首地址的指针
        int *ptr;
    };
    ​
    int main()
    {
        //自定义结构体名称
        typedef struct dynamicArray dnArray;
        dnArray arr;
        //size初始化为0
        arr.size = 0;
        //capicity初始化为4
        arr.capicity = 4;
        //给指针动态分配内存
        arr.ptr = (int *) malloc(arr.capicity* sizeof(int));
        //需要存储的数据
        int num;
        //通过while循环来接收用户输入的数据
        //注意：运行程序时，最后应该输入ctrl+d/ctrl+z来终止while循环
        //否则该循环就会一直进行下去，是一个死循环
        while (scanf("%d",&num) == 1)
        {
            //给结构体中的数组赋值
            arr.ptr[arr.size] = num;
            //每读取一个值，实际长度+1
            arr.size++;
            //如果最大长度==实际长度，就需要给该数组扩容
            if(arr.capicity ==arr.size)
            {
                //将数组的内存空间扩大为之前的两倍
                arr.ptr = (int *) realloc(arr.ptr, 2*arr.capicity*sizeof(int));
                //最大长度也变化为之前的两倍
                arr.capicity = arr.capicity*2;
            }
        }
        //打印存储后的结果
        for (int i = 0; i < arr.size; i++)
        {
            printf("nums[%d] = %d\n", i+1, arr.ptr[i]);
        }
        //释放动态分配的内存，避免内存泄漏
        free(arr.ptr);
        
        return 0;
    }