C语言动态内存管理上
C语言动态内存管理(上)
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本篇主题 ：C语言动态内存管理(上)
发布时间 ：2025.3.16
隶属专栏 ：
为什么需要动态内存管理
静态分配的局限性
静态数组：
int arr[100]
需要编译时确定，且空间开辟是固定的
自动变量：函数内定义的局部变量生命周期受限于函数栈帧
但是对于空间的需求，不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道，那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。这时候就只能试试动态存开辟了。
动态分配的优势
- 运行时按需分配（如根据用户输入决定数据规模）
- 灵活调整内存大小（动态扩容/缩容）
- 突破栈空间限制（堆空间通常比栈大得多）
- 实现跨函数的数据持久化（如链表节点）
动态内存函数
malloc
函数介绍
函数地址 ：
函数格式
：
void* malloc (size_t size);
功能 ：分配一个大小字节的内存块，返回一个指向该块开头的指针。新分配的内存块的内容没有初始化，保留不确定的值。
返回值 ：如果成功，则返回一个指向函数分配的内存块的指针。如果函数分配请求的内存块失败，则返回空指针。
头文件
：
strstr
函数的声明在
stdlib.h
的头文件中，在使用时，要使用
#include <stdlib.h>
操作包含头文件。
特别注意 ：
- 如果size为0，则返回值取决于特定的库实现（它可能是也可能不是空指针），但是返回的指针不能被解引用。
- 该指针的类型始终为void*，可以将其强制转换为所需的数据指针类型，以实现可解引用。
函数使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i, n;
char* buffer;
printf("How long do you want the string? ");
scanf("%d", &i);
buffer = (char*)malloc(i + 1);
if (buffer == NULL) exit(1);
for (n = 0; n < i; n++)
buffer[n] = rand() % 26 + 'a';
buffer[i] = '\0';
printf("Random string: %s\n", buffer);
free(buffer);
return 0;
}
free
函数介绍
函数地址 ：
函数格式
：
void free (void* ptr);
功能
：释放了先前通过调用
malloc
、
calloc
或
realloc
分配的内存块，使其再次可用以进行进一步分配。
返回值
：
void
头文件
：
strstr
函数的声明在
stdlib.h
的头文件中，在使用时，要使用
#include <stdlib.h>
操作包含头文件。
特别注意 ：
- 如果
ptr没有指向由上述函数分配的内存块，则会导致未定义的行为。 - 如果
ptr是空指针，则该函数不执行任何操作。 free函数没有改变ptr本身的值，因此它仍然指向相同的（现在无效的）位置。
函数使用
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* buffer1, * buffer2, * buffer3;
buffer1 = (int*)malloc(100 * sizeof(int));
buffer2 = (int*)calloc(100, sizeof(int));
buffer3 = (int*)realloc(buffer2, 500 * sizeof(int));
free(buffer1);
free(buffer3);
return 0;
}
calloc
函数介绍
函数地址 ：
函数格式
：
void* calloc (size_t num, size_t size);
功能
：为包含
num
个元素的数组分配一块内存，每个元素的
size
为字节大小，并将其所有位初始化为零。
返回值 ：如果成功，则返回一个指向函数分配的内存块的指针。如果函数分配请求的内存块失败，则返回空指针。
头文件
：
strstr
函数的声明在
stdlib.h
的头文件中，在使用时，要使用
#include <stdlib.h>
操作包含头文件。
特别注意 ：
- 如果
size为0，则返回值取决于特定的库实现（它可能是也可能不是空指针），但是返回的指针不能被解引用。 - 该指针的类型始终为
void*，可以将其强制转换为所需的数据指针类型，以实现可解引用。
函数使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (p != NULL)
{
//使用空间
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
realloc
函数介绍(C11标准)
函数地址 ：
函数格式
：
void* realloc (void* ptr, size_t size);
功能
：改变
ptr
所指向的内存块的大小。
返回值
：如果成功，则返回一个指向函数分配的内存块的指针。如果函数分配请求的内存块失败，则返回空指针，表示
ptr
所指向的块没有被修改。
头文件
：
strstr
函数的声明在
stdlib.h
的头文件中，在使用时，要使用
#include <stdlib.h>
操作包含头文件。
特别注意 ：
如果
size为0，则返回值取决于特定的库实现：它可以是空指针，也可以是其他不能解引用的位置。如果
ptr是空指针，则该函数的行为类似于malloc，分配一个新的大小字节块并返回一个指向其起点的指针。如果函数分配请求的内存块失败，则返回空指针，并且参数
ptr指向的内存块不会被释放（它仍然有效，其内容不变）。这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到
新的空间。realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
情况1：原有空间之后有足够大的空间
情况2：原有空间之后没有足够大的空间
情况1 ：当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。
情况2 ：当是情况2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另找一个合适大小的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址。
由于上述的两种情况，
realloc函数的使用就要注意一些。
函数使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int* p = (int*)malloc(40);
if (p == NULL)
{
perror("malloc");
return 1;
}
//初始化为1~10
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p[i] = i + 1;
}
//增加一些空间
int* ptr = (int*)realloc(p, 8000);
if (ptr != NULL)
{
p = ptr;
ptr = NULL;
}
else
{
perror("realloc");
return 1;
}
//打印数据
for (i = 0; i < 20; i++)
{
printf("%d\n", p[i]);
}
//释放
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
⚠️ 写在最后：以上内容是我在学习以后得一些总结和概括，如有错误或者需要补充的地方欢迎各位大佬评论或者私信我交流！！！