C语言基础知识：内存分配

目录

内存分配原理

内存分配方法

静态内存分配

动态内存分配

MALLOC()

CALLOC()

内存释放

注意事项

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在C语言中，内存分配是非常重要的一个概念，因为C语言中没有内置的垃圾回收机制，需要我们手动管理内存的分配和释放。下面我们来详细讲述C语言中的内存分配原理、方法和代码示例。

内存分配原理

在C语言中，内存分配是通过操作系统提供的动态内存分配函数来实现的。当我们定义一个变量或者数组时，操作系统会为其分配一块内存空间，这个过程称为静态内存分配。但有时候我们需要在程序运行中动态地分配内存，这个过程称为动态内存分配。

内存分配方法

C语言中常用的内存分配方法有两种：静态内存分配和动态内存分配。

静态内存分配

静态内存分配是指在编译期间就确定了内存的大小和位置，例如在函数体内声明的局部变量和全局变量都是静态内存分配。

动态内存分配

动态内存分配是指在程序运行中根据需要动态地分配内存。C语言中常用的动态内存分配函数有两个：malloc()和calloc()。

MALLOC()

malloc()函数用于动态分配内存，其原型为：

void *malloc(size_t size);

其中，size是需要分配的字节数。该函数返回一个指向分配内存的指针，如果分配失败，返回NULL。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int *ptr;
    ptr = (int*) malloc(10 * sizeof(int));  //分配10个整型空间
    if(ptr == NULL)  //判断是否分配成功
    {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);
    }
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
        *(ptr+i) = i;  //赋值
        printf("%d ", *(ptr+i));  //输出
    }
    free(ptr);  //释放内存
    return 0;
}

CALLOC()

calloc()函数用于动态分配内存，并初始化为0，其原型为：

void *calloc(size_t num, size_t size);

其中，num是需要分配的元素个数，size是每个元素的大小。该函数返回一个指向分配内存的指针，如果分配失败，返回NULL。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int *ptr;
    ptr = (int*) calloc(10, sizeof(int));  //分配10个整型空间，并初始化为0
    if(ptr == NULL)  //判断是否分配成功
    {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);
    }
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
        printf("%d ", *(ptr+i));  //输出
    }
    free(ptr);  //释放内存
    return 0;
}

内存释放

在使用完动态分配的内存之后，需要手动将其释放，防止内存泄漏。C语言中使用free()函数来释放内存，其原型为：

void free(void *ptr);

其中，ptr是指向需要释放的内存空间的指针。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int *ptr;
    ptr = (int*) malloc(10 * sizeof(int));  //分配10个整型空间
    if(ptr == NULL)  //判断是否分配成功
    {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);
    }
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
        *(ptr+i) = i;  //赋值
        printf("%d ", *(ptr+i));  //输出
    }
    free(ptr);  //释放内存
    return 0;
}

注意事项

在C语言中，内存分配是一个非常重要的话题。以下是一些注意事项：

1. 内存泄漏：在堆内存分配后，需要手动释放内存。如果不释放内存，就会导致内存泄漏。内存泄漏会导致程序消耗大量的内存，最终导致程序崩溃。

2. 指针越界：在使用指针时，要确保指针指向的内存地址是合法的。如果指针指向的地址越界，就会导致程序崩溃或产生未知的错误。

3. 指针重复释放：当一个指针被释放后，不能再次释放它。如果再次释放指针，就会导致程序崩溃或产生未知的错误。

4. 野指针：在使用指针时，必须确保指针指向的内存地址是合法的。如果指针指向的地址是无效的，就会导致程序崩溃或产生未知的错误。

5. 栈溢出：在使用栈时，要确保不会出现栈溢出。如果栈溢出，就会导致程序崩溃或产生未知的错误。

6. 内存对齐：在分配内存时，需要注意内存对齐的问题。内存对齐可以提高程序的效率。如果没有正确对齐内存，就会导致程序运行效率降低。

7. 内存拷贝：在拷贝内存时，要确保源内存和目标内存的大小是相等的。如果源内存和目标内存的大小不相等，就会导致程序崩溃或产生未知的错误。

总之，在C语言中，内存分配是一个非常重要的话题。程序员需要非常小心地使用内存，以确保程序的正确性和稳定性。