C语言动态内存相关函数

     C语言动态内存管理函数有4个，分别为malloc,realloc,calloc和free。malloc函数分配一块堆内存；calloc是malloc的变种，功能相同，有细小的差别；realloc修改原内存块大小；free释放参数指针指向的内存块。下面分别介绍它们的函数原型、函数功能和一些特别的注意事项。

Function name	函数原型	函数功能
malloc	void * malloc ( size_t size );	向系统申请分配指定size个字节的内存空间。返回类型是 void* 类型。 void* 表示未确定类型的指针。void* 类型可以通过类型转换强制转换为任何其它类型的指针。
	char *a = NULL; //声明一个指向a的char*类型的指针 a = (char*)malloc(100*sizeof(char)); //使用malloc分配内存的首地址，然后赋值给a
realloc	void * realloc ( void * ptr, size_t size );	更改已经配置的内存空间的大小。可以减小也可以增大。
calloc	void * calloc ( size_t num, size_t size );	在内存的动态存储区中分配n个长度为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，返回NULL。
	char*str = NULL; str = (char*)calloc(10,sizeof(char)); //calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零，而malloc不初始化，里边数据是随机的垃圾数据。
free	void free ( void * ptr );	释放之前由上面三个函数分配的内存块，以用于后面的再分配。需要注意的是，执行free后，指针ptr的值没有改变，仍然指向相同的（无效的）位置，而没有被置为NULL。

 下面我们着重说明一下realloc。如果将分配的内存减少，realloc仅仅是改变索引的信息。

如果是将分配的内存扩大，则有以下情况：

1）如果当前内存段后面有需要的内存空间，则直接扩展这段内存空间，realloc()将返回原指针。

2）如果当前内存段后面的空闲字节不够，那么就使用堆中的第一个能够满足这一要求的内存块，将目前的数据复制到新的位置，并将原来的数据块释放掉，返回新的内存块位置。

3）如果申请失败，将返回NULL，此时，原来的指针仍然有效。

注意：如果调用成功，不管当前内存段后面的空闲空间是否满足要求，都会释放掉原来的指针，重新返回一个指针，虽然返回的指针有可能和原来的指针一样，即不能再次释放掉原来的指针。

看一下示例代码：

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//函数原型：void *calloc(size_t n, size_t size)；
//函数功能：在内存的动态存储区中分配n个长度为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，返回NULL。
void testCalloc()
{
    char*str = NULL;
    /*分配内存空间*/
    str = (char*)calloc(10,sizeof(char));
    /*将hello写入*/
    strcpy(str, "Hello");
    /*显示变量内容*/
    printf("String is %s\n",str);
    /*释放空间*/
    free(str);
    //与malloc的区别：
    //calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零，而malloc不初始化，里边数据是随机的垃圾数据。
    int i;
    int* pn = (int*)calloc(10, 2*sizeof(int));
    for(i = 0;i < 20;i++)
        printf("%d", pn[i]);
    printf("\n");
    free(pn);
}
void testRealloc()
{
    int input;
    int n;
    int *numbers1;
    int *numbers2;
    int *numbers3;
    numbers1=NULL;
    numbers3=NULL;

    if((numbers2=(int *)malloc(5*sizeof(int)))==NULL)//为numbers2在堆中分配内存空间
    {
        printf("malloc memory unsuccessful");
        exit(1);
    }
    
    printf("numbers2 addr: %8X\n",(int)numbers2);

    for(n=0;n<5;n++) //初始化
    {
        *(numbers2+n)=n;
        printf("numbers2's data: %d\n",*(numbers2+n));
    }

    printf("Enter new size: ");
    scanf("%d",&input);

    //重新分配内存空间，如果分配成功的话，就释放numbers2指针,
    //但是并没有将numbers2指针赋为NULL,也就是说释放掉的是系统分配的堆空间，
    //和该指针没有直接的关系，现在仍然可以用numbers2来访问这部分堆空间，但是
    //现在的堆空间已经不属于该进程的了。
    numbers3 = numbers2;
    numbers1=(int *)realloc(numbers2,(input+5)*sizeof(int));

    if(numbers1==NULL)
    {
        printf("Error (re)allocating memory");
        exit(1);
    }
    
    printf("numbers1 addr: %8X\n",(int)numbers1);
    printf("numbers3 addr: %8X\n",(int)numbers3);
    
    /*for(n=0;n<5;n++) //输出从numbers2拷贝来的数据
    {
        printf("the numbers1's data copy from numbers2: %d\n",*(numbers1+n));
    }*/

    for(n=0;n<input;n++)//新数据初始化
    {
        *(numbers2+5+n)=n+5;
        //printf("numbers1' new data: %d\n",*(numbers1+5+n));
    }
    
    free(numbers1);//释放numbers1，此处不需要释放numbers2，因为在realloc()时已经释放
    numbers1=NULL;
    //free(numbers2);//不能再次释放
    numbers2=NULL;
    //free(numbers3); 因为numbers3也指向numbers2指向的内存块，所以不能再次释放
    numbers3 = NULL;
}
int main(int argc, char* argv[], char* envp[])
{
    testCalloc();
    testRealloc();
    system("pause");
    return 0;
}

如果当前内存段后有足够的空间，realloc()返回原来的指针，但是，如果当前内存段后没有足够的空间，realloc()返回一个新的内存段的指针。

特别感谢下面两篇文章的作者，不明白的东西好像一下子就豁然开朗了，谢谢你们，所以我也希望把我的所学总结起来，能被更多需要的人看到。

参考文章：

http://www.cnblogs.com/younes/archive/2010/01/23/1654961.html

http://blog.csdn.net/hackerain/article/details/7954006