C语言动态内存管理malloc、calloc、realloc、free函数的讲解

目录

一.为什么存在动态内存管理：

二、动态内存函数的介绍：

1.动态开辟函数——malloc函数

1.1.函数声明和作用：

1.2.函数使用实例：

2.释放动态空间函数——free函数

2.1.free函数注意事项：

2.2.free函数使用实例：

3.动态开辟函数——calloc函数

3.1.函数的声明和作用：

3.2.函数使用实例：

4.动态开辟函数——realloc（最主要、最常用）：

4.1.注意事项：

4.2.函数声明与作用：

4.3.函数返回值：有三种情况

4.4.函数使用实例：

---

一.为什么存在动态内存管理：

我们知道，在此之前向内存申请空间的方式有以下两种：（变量和数组）

但这两种方法有几个缺陷：

①：空间开辟大小是固定的；

②：数组在声明的时候，必须指定数组的长度，它所需要的内存在编译时分配；

但是由于空间的需求，不仅仅是上述两种情况，有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不合适了。

假设数组大小为100，但有101个元素就塞不下；只有10个元素又太浪费空间了。

所以这时候只能试试动态分配了。

二、动态内存函数的介绍：

1.动态开辟函数——malloc函数

1.1.函数声明和作用：

void* malloc (size_t size);

①：函数作用：向内存申请一块可用的连续的空间，返回值为这块空间的起始地址；

②：函数参数：类型为size_t，即该函数一次申请size个字节的空间，但不会初始化该空间内容，如果size==0，那么malloc的行为是未定义的，取决于编译器；

③：返回值是void*，返回规则如下：

④：该函数包含头文件中。

⑤：动态内存函数申请空间都是在堆区上面申请，如下图：

1.2.函数使用实例：

#include
#include
 
int main()
{
	//要什么类型的空间，就用什么类型的指针接收
	//注意函数返回值为void*,所以记住强制类型转换
	int* p = (int*)malloc(40);
	//判断申请空间是否成功
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");//打印申请失败的原因
		return 1;
	}
    //使用空间
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		p[i] = i;
		printf("%d ", p[i]);
	}
	return 0;
}

2.释放动态空间函数——free函数

注意：这些动态开辟函数申请内存空间，当程序退出时,会还给操作系统，但当程序不退出，动态开辟的内存不会主动释放，这时就需要用到函数free（）来释放。

2.1.free函数注意事项：

、

①：函数声明：

void free (void* ptr);

②：该函数包含在头文件中。

2.2.free函数使用实例：

该函数使用方法非常简单，参数只需要给动态开辟的变量即可，如下：

这里值得注意的是，free函数释放空间后，不会改变指针p的值，所以此时p还是指向这块空间，但该空间已被释放，所以此时p是野指针,所以我们要把p指针置空。

3.动态开辟函数——calloc函数

3.1.函数的声明和作用：

void* calloc (size_t num, size_t size);

①：函数的作用：该函数是动态开辟num个大小为size的空间，并且把空间的每个字节初始化为0；

②：返回值和malloc相同，开辟成功返回这块空间的起始地址；开辟失败返回NULL。

③：与malloc函数的区别是：该函数为把空间的每个字节初始化0。

④：

3.2.函数使用实例：

 
int main()
{
	//动态开辟五个整型大小的空间
	int* p = (int*)calloc(5, sizeof(int));
	//检查是否开辟成功
	if (p == NULL)
	{
		perror("calloc");
		return 1;
	}
	//使用空间
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
	//释放空间
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

4.动态开辟函数——realloc（最主要、最常用）：

4.1.注意事项：

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，为了合理使用内存，我们就可以用realloc函数动态开辟内存，以便对内存的大小做灵活调整。

4.2.函数声明与作用：

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

①：参数介绍：

第一个参数void*,是指需要调整大小的空间，是之前通过malloc、calloc、realloc函数开辟好的；

第二个参数size_t szie，是指调整后的新的空间大小，单位为字节；

②：当第一个参数ptr为空指针时，效果和malloc相同。

4.3.函数返回值：有三种情况

情况一：若str后面还有足够的连续空间，则返回值为str的起始空间。

情况二：若str后面没有足够的连续空间，则realloc函数会重新找一份足够大的新空间；将旧空间的内容拷贝到新空间；然后释放掉旧空间；最后返回新空间的起始地址。

情况三：开辟失败，返回NULL。

4.4.函数使用实例：

int main()
{
	//先用malloc开辟5个整型的空间
	int* p = (int*)malloc(20);
	//检查malloc是否开辟成功
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	//开辟成功后，赋值1,2,3,4,5
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		p[i] = i + 1;
	}
	//用realloc扩容五个整形的空间，所以新空间为40字节
	//注意这里别用上面的指针p接收，
	//因为如果realloc开辟失败，就会返回空指针给指针p
	//指针p改变了，那么之前动态开辟的空间就找不到了，就会存在内存泄漏
	int* str =(int*) realloc(p, 40);
	//检查是否开辟成功
	if (str == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	//开辟成功后再赋值给指针p，然后将str置零
	p = str;
	str = NULL;
	//检测是否将旧空间的数据拷贝到新空间
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
    //释放
    free(p);
    p = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

本次知识到此结束，关于动态内存的知识还没有结束，未完待续！