C语言精讲-12

C语言精讲-12

C语言的内存管理

内存管理函数包含在头文件include<stdlib.h>;用于动态分配内存；

1.malloc函数

函数原型：void* malloc(size_t size);
返回值：若内存分配成功，malloc 会返回一个指向所分配内存起始位置的指针；若分配失败，则返回 NULL。
参数：size表示你要分配的内存字节数。

2.free函数

函数原型：void free(void *ptr);
参数：ptr指向之前由 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的指针。
返回值·：NULL；

案例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    //动态分配一块能存放 10 个 int 类型数据的内存
    int *ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    if (ptr == NULL) {
        printf("内存分配失败！\n");
        return 1;
    }
    // 给分配的内存赋值
    int i=0;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        ptr[i] = i;
    }
    // 输出分配内存中的值
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
    // 释放分配的内存
    free(ptr);
    return 0;
}

3.calloc函数

函数原型：void* calloc(size_t num, size_t size);
参数：num：需要分配的元素个数。size：每个元素的大小（以字节为单位）。
返回值：如果内存分配成功，calloc 会返回一个指向所分配内存起始位置的指针；若分配失败，则返回 NULL。

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

int main() {
    // 动态分配 10 个 int 类型元素的内存
    int *ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
    if (ptr == NULL) {
        printf("内存分配失败！\n");
        return 1;
    }
    // 输出分配内存中的值，初始值应为 0
    int i=0;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
    // 释放分配的内存
    free(ptr);
    return 0;
}

4.realloc函数

函数原型：void* realloc(void *ptr, size_t size);
参数：ptr：指向之前由 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的指针。若 ptr 为 NULL，则 realloc 的行为等同于 malloc。size：调整后内存块的新大小（以字节为单位）。
返回值：若内存重新分配成功，realloc 会返回一个指向新分配内存块起始位置的指针；若分配失败，则返回 NULL，并且原内存块不会被释放。

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

int main() {
    // 初始分配 5 个 int 类型元素的内存
    int *ptr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    int i=0;
    if (ptr == NULL) {
        printf("内存分配失败！\n");
        return 1;
    }
    // 给初始分配的内存赋值
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        ptr[i] = i;
    }
    // 输出初始分配内存中的值
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");

    // 重新分配内存，将大小调整为 10 个 int 类型元素
    int *new_ptr = (int*)realloc(ptr, 10 * sizeof(int));
    if (new_ptr == NULL) {
        printf("内存重新分配失败！\n");
        free(ptr);
        return 1;
    }
    ptr = new_ptr;

    // 给新增的内存赋值
    for (i = 5; i < 10; i++) {
        ptr[i] = i;
    }
    // 输出重新分配内存后的所有值
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");

    // 释放重新分配的内存
    free(ptr);
    return 0;
}

5.要点讲解

5.1void*

void 类型指针（void*）是一种特殊的指针类型，也被称作通用指针。
特性
通用性：void* 类型的指针可以指向任意类型的数据，这意味着它能够存储任何类型变量的地址。
无类型信息：void* 指针本身不包含所指向数据的类型信息。这表明在使用 void* 指针时，你无法直接对其进行解引用操作，必须先将其转换为具体的指针类型。
使用注意事项
解引用前需类型转换：由于 void* 指针不包含类型信息，不能直接进行解引用操作。在使用之前，必须将其转换为具体的指针类型。
指针运算受限：void* 指针不能进行指针运算，因为指针运算需要知道所指向数据的类型大小。如果要进行指针运算，需要先将其转换为具体的指针类型。
内存管理：在使用 void* 指针进行动态内存分配时，要确保在使用完内存后调用 free 函数释放内存，避免内存泄漏。

5.2动态分配内存的基本原则

1）避免分配大量的小内存块。分配堆上的内存有一些系统开销，所以分配许多小的内存块比分配几个大内存块的系统开销大
2）仅在需要时分配内存。只要使用完堆上的内存块，就需要及时释放它，否则可能出现内存泄漏。
这里需要遵守原则：谁分配，谁释放。
3）总是确保释放以分配的内存。在编写分配内存的代码时，就要确定在代码的什么地方释放内存。