15. 《C语言》——【如何动态内存开辟】

亲爱的读者，大家好！我是一名正在学习编程的高校生。在这个博客里，我将和大家一起探讨编程技巧、分享实用工具，并交流学习心得。希望通过我的博客，你能学到有用的知识，提高自己的技能，成为一名优秀的程序员。如果你有任何疑问或建议，请随时在评论区留言，让我们一起成长进步！现在，让我们开始这场知识之旅吧！

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📚收入专栏：C语言

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📚前言

为什么需要动态内存开辟，如何向内存申请空间？接下来，就让我们去探讨吧~

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📘1. 为什么要动态内存分配❓

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在先前，我们开辟内存的方法无非是在栈区创建一个变量，或者说一个数组。

#include
int main()
{
	int a = 0; //在栈区开辟了4个字节的空间
	int arr[10] = { 0 }; //在栈区开辟了40个连续字节的空间
	return 0; 
}

这2种内存开辟，都存在着2种特点：

1. 内存开辟的大小是固定的了。
2. 数组在创建时，必须是指定它的长度，一旦确定大小后不能再进行更改。

为了迎合更高的要求，上述的情况就不能满足了。那么为了解决这一问题，C语言引入了动态内存开辟，这样程序员就可以灵活的去申请和释放空间。

那么接下来就让我们探索如何去动态的向内存开辟。

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📗2. 如何去动态内存开辟❓

那么为了实现动态内存的开辟，C语言提供了4个函数，那么接下来，就让我们去学习如何使用这些函数吧~⬇️

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🔖2.1 malloc

为了实现动态内存开辟，C语言提供了malloc函数。

函数语法形式：

void* malloc (size_t size);

这个函数能够向内存开辟一块连续可用的空间，并且会返回指向这块内存空间的指针。

1. 如果内存开辟成功，则会返回指向这块开辟好的内存的指针。
2. 如果内存开辟失败，则会返回NULL，所以当我们使用malloc函数时，一定要检查是否开辟成功。
3. malloc函数的返回类型是void* ，这是因为malloc函数并不知道程序员要开辟内存空间的类型，所以当程序员使用时由自己决定返回类型。
4. 如果size为0，这一行为是标准未定义的，而且也没必要，最终的结果也是编译器决定的。

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使用malloc函数需要包含头文件：

#include

我们可以使用malloc来开辟下内存空间：

#include
#include
int main()
{
	//向内存开辟40个字节
	int*p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  
	//使用if语句来判断是否开辟成功，如果失败则提示错误信息以及提前结束
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc"); 
		return 1; 
	}

	//...... 

	return 0; 
}

我们进行调试看看是否开辟成功？

我们看到已经内存开辟成功了，这些值都是cd，也就是一些随机值。

但是malloc只是这样使用吗，其实并不是，malloc是需要搭配free函数使用的。接下来，就让我们介绍free函数吧~ ⬇️

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🔖2.2 free

C语言提供了free函数，那么free函数有什么用❓，我们在前边介绍了malloc函数，是用来向内存申请空间的，那么free函数就是专门用来对动态内存开辟的空间进行释放和回收。
在生活中，我们都知道有借有还，再借不难。那么在内存中也是这个道理。

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free函数的原型如下：

void free (void* ptr);

1. 如果参数ptr指向的内存空间不是动态内存开辟的，那么free函数的行为是未定义的。
2. 如果参数ptr是NULL，则函数什么事都不做。

free和malloc所包含的头文件一样。

#include

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如何与malloc搭配使用❓❓❓

代码如下：

#include
#include
int main()
{
	//向内存开辟40个字节
	int*p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc"); 
		return 1; 
	}

	//使用...... 

	//释放内存空间
	free(p); 
	p = NULL; 

	return 0; 
}

这样free函数就能够释放p所指向的动态内存开辟的内存空间，那么为什么还需要把p置为NULL呢？

是因为，free函数虽然已经释放掉了开辟的内存空间，但是指针p还是指向这一空间，为了避免野指针，所以置为了NULL。

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🔖2.3 calloc

动态内存开辟的函数不仅仅是malloc函数，C语言还提供了另一种函数：calloc

calloc函数原型：

void* calloc (size_t num, size_t size);

1. 函数有2个参数，第一个 num 为个数，第二个 size 为字节大小，那么它会开辟程序员所要求的内存空间，并且把空间的每一个字节初始化为0（malloc，值都是cd（随机值））。
2. 当内存开辟成功，返回的是指向该内存的指针；失败时，返回NULL ，所以当我们使用时，也和malloc一样，需要检查。

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calloc函数如何向内存申请空间呢？让我们接着往下看⬇️⬇️⬇️

当我需要向内存申请40个字节大小时：

#include
#include
int main()
{
	//calloc向内存申请40个字节空间  
	int* p  = (int*)calloc(10, sizeof(int)); 
	//判断是否开辟成功
	if (p == NULL)
	{
		perror("calloc"); 
		return 1; 
	}
	//使用..... 
	

	//释放内存空间
	free(p); 
	p = NULL;    
	return 0;
}

结果如何？ 让我们来调试看看吧~

我们观察到，calloc函数向内存开辟的40个字节成功，并且每一个字节初始化为0。

calloc函数和malloc函数都是向内存申请空间，既然是申请，那么也需要归还内存空间，一样的都是需要free函数释放把内存还给系统。

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🔖2.4 realloc

在前边，我们介绍了malloc函数和calloc函数以及free函数，最后我们介绍realloc函数。

那么我们需要先了解，realloc函数有什么用存在的意义是什么？

其实是为了让动态内存开辟更加的灵活，有时候，我们使用malloc或者calloc申请内存空间时，可能到某一时间段发现空间太大了或者不够用小了。
那么为了对内存空间进行调整，C语言呢就提供了realloc函数，这样我们就可以对内存的大小进行灵活的调整。

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realloc函数原型：

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

1. ptr是需要调整的内存地址
2. size是调整后的大小
3. 返回值为调整后的内存起始位置
4. 这个函数调整会在原内存空间的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的内存空间
5. realloc函数在调整内存空间时，会分为2中情况：
   情况1：当原有空间之后有着足够大的空间，那么就会在原有空间的基础上，调整大小。
   情况2：当原有空间之后没有足够大的空间，那么会另开辟一块新的空间，并且把原有空间移到新空间，再进行调整，原有空间会被释放
   

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那么如何使用realloc函数开辟内存空间？ 接着往下看吧~⬇️⬇️⬇️

#include
#include
int main()
{
	//malloc向内存开辟40个字节
	int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
	if (p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}

	//发现不够用，那么使用realloc函数调整内存大小
	//调整为80个字节
	int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));  
	if (ptr != NULL)
	{
		p = ptr; 
		ptr = NULL;  
	}
	else
	{
		perror("realloc"); 
		return 1; 
	}

	//使用..... 



	//释放内存空间
	free(p);
	p = NULL;

	return 0;
}

是否开辟成功？我们进行调试看看

我们可以看到之前malloc函数开辟的内存为40个字节，经过realloc函数调整大小后，为80个字节。

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👋结束语

非常感谢您花时间阅读我的博客，希望我的分享能为您带来收获。如果您对本文有任何想法或疑问，欢迎在评论区留言交流。如果您喜欢我的博客，请继续关注，我会定期更新更多精彩内容。最后，别忘了行动起来的力量，让我们一起实践这些方法，见证自己的成长和进步！

那么到此，关于动态内存开辟就讲解完了~

再见，祝您生活愉快！

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