C语言 动态内存分配

今天我们来学习一下C语言中的动态内存分配 开始学习吧

什么是动态内存分配

我们目前已经知道的内存开辟的方式有：

int val = 20;//在栈上开辟四个字节。
char arr[10]  = { 0 };//在栈上开辟十个字节的连续空间

但是上述空间的开辟方式有两个特点：

1.空间开辟的大小是固定的

2.数组在申明的时候，必须指定数组长度，它所需内存在编译时分配。

显然，这样无法满足有些场景的要求，有时我们所需要的空间大小只有在程序运行的时候才知道。这时我们就需要用到动态内存分配了。

如何进行动态内存分配

首先我要介绍两个函数 malloc 和 free

void* malloc(size_t size);

这个函数向内存申请一块连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针。

• 如果开辟成功，则返回一个指向开辟好空间的指针。
• 如果开辟失败，则返回一个NULL指针，因此malloc的返回值一定要做检查。
• 返回值的类型是void*，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由使用者来决定
• 如果参数size为0，malloc的行为是标准未定义的，取决于编译器。

现在我们知道了如何去开辟空间，接下来，我们去学习一下如何将开辟的空间释放掉。

void free(void* ptr);

C语言提供了另外一个函数free是专门用来释放动态内存的

• 如果参数ptr指向的空间不是动态内存开辟的，那么free的行为是未定义的。
• 如果参数ptr是NULL指针，那么函数什么都不会做。

想使用malloc 和 free 都需要引入一个头文件<stdlib.h>

接下来让我们看个示例：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int num = 0;
    scanf("%d", &num);
    int *ptr = (int*)malloc(sizeof(int) * num);
    //判断是否开辟成功
    if(NULL != ptr)
    {
        int i = 0;
        for(i = 0; i < num; i++)
        {
            *(ptr + i) = 0;
        }
    }
    free(ptr);//释放空间
    ptr = NULL;
    return 0;
}

第二个开辟空间的动态内存分配的函数 calloc

void* calloc(size_t num, size_t size);

函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间，并且把空间的每个字节都初始化为0

malloc与calloc的区别在于calloc会在返回地址之前把申请的空间的每个字节都初始化为0

举个例子：

#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++)
        {
            *(ptr + i) = 0;
        }
    }
    free(p);
    p = NULL;
    retrun 0;
}

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。

大小修改函数realloc

有时候我们会发现之前申请的空间太小，有时又会觉得申请的空间过大，那为了合理的使用内存，我们一定会对内存的大小做灵活调整。realloch函数就可以对动态开辟的内存大小进行调整

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

• ptr 是要调整的内存地址
• size 调整之后的新大小
• realloc在调整内存空间后的返回值有两种情况

情况一：原有空间之后有足够大的空间，要扩展内存就直接在原有内存之后追加空间，原有空间的数据不变。

情况二：原有空间之后无足够大的空间，扩展方法是在堆上另找一块连续的空间来使用，这样函数返回的就是一个新的内存地址