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C语言基础第18天：动态内存分配

news 2025/8/1 13:41:27

动态内存分配

要实现动态内存分配，需要使用标准C库提供的库函数，我们所说的动态内存分配，其实就是在堆区申请内存（此时的内存回收需要程序员自身来维护）。

常用函数

malloc

头文件：

#include <stdlib.h>

函数原型：

void* malloc(size_t size);

功能：分配指定字节数的内存到堆区，返回指向内存块首地址的指针。内存内容未初始化（随机值）。

参数：

size ：要分配的内存大小（字节），这里的size_t是数据类型 unsigned long int 的别名。

返回值：

成功：返回内存指针（申请到的内存的首地址）。

失败：失败返回 NULL。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{// 新建一个指针变量，用来接收内存分配后返回的堆内存首地址int *p = malloc(sizeof(int)); // 4字节 这里尽量不使用常量// 对于指针的使用，一定要进行有效性校验，防止野指针if(p == NULL)// 等价于 !p{perror("内存申请失败！");// 这个函数用于向控制台输出异常信息return -1;}// malloc申请的内存空间，默认填充的是随机值，需要我们手动清零memset(p,0,sizeof(int)); // 对指定空间赋值0，支持批量赋值// 向这块空间赋值*p = 100;// 访问这块空间printf("%d\n", *p);// 堆空间使用完毕，一定要释放内存，此时需要程序员写代码释放free(p);// 如果指针对应的内存被释放，此时指针需要置空，防止产生空悬指针p = NULL;return 0;
}

注意事项：

分配内存后需要手动初始化内存，推荐 memset 或 calloc。

内存空间连续，不可越界访问。

calloc

头文件：

#include <stdlib.h>

函数原型：

void* calloc(size_t nitems, size_t size);

功能：动态分配内存，并初始化为0。

参数：

nitems ：元素个数。

size ：每个元素的字节大小。

返回值：

成功：返回内存指针（申请到的内存的首地址）。

失败：失败返回 NULL。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#define LEN 5int main()
{// 创建一个指针变量，用来接收内存分配后返回的堆内存地址int *arr = calloc(LEN, sizeof(int)); // 等价于 int *arr = malloc(LEN * sizeof(int); memset(arr,0,LEN * sizeof(int));// 对于指针的使用，一定要进行非空检验，防止野指针if (arr == NULL) // 等价于 !arr{perror("内存申请失败！");return -1;}// 使用for循环快速赋值for (int i = 0; i < LEN; i++){if(i % 2 == 0){continue;}arr[i] = (i+1)*10;}// 遍历数组int *p = arr;for ( ; p < arr + LEN ; p++){printf("%-6d", *p);}printf("\n");// 内存使用完毕，释放内存free(arr);// 置空，防止产生空悬指针arr = p = NULL;return 0;
}

realloc

头文件：

#include <stdlib.h>

函数原型：

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

功能：调整已分配内存块的大小，可能迁移数据到新地址。扩容后，空余位置是随机值，需要手动清零。

原理：

当前内存空间后面的剩余空间足够扩容，就在原空间基础上进行扩容，返回原地址。

当前内存空间后面的剩余空间不够扩容，会重新开辟一块空间，将原空间数据按顺序拷贝后，销毁原空间，返回新地址。扩容后的内存空间中的数据是随机的，需要手动清零。

参数：

ptr ：原内存指针，需要扩容的内存空间的指针，这个ptr的来源（ malloc/calloc/realloc ）。

size ：指定重新分配内存的大小（字节）。

返回值：

成功：返回内存指针（申请到的内存的首地址）。

失败：失败返回 NULL。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#define LEN 5
#define NEW_LEN 8
#define NEW_LEN_MIN 3int main()
{// 创建一个指针，指向堆内存分配的内存空间int *arr = (int*)calloc(LEN, sizeof(int));// 指针的非空检验，防止野指针if (!arr){perror("内存申请失败！");return -1;}// 使用for循环赋值for (int i = 0; i < LEN; i++){arr[i] = (i + 1) * 10;}// 遍历数组int *p = arr;for ( ; p < arr + LEN; p++){printf("%-6d", *p);} printf("\n");// 扩容数组int *temp = (int*)realloc(arr, NEW_LEN * sizeof(int)); // 扩容出来的空间，默认是随机值// 非空校验，防止野指针if(!temp){perror("内存申请失败！");free(arr); // 扩容失败，回收原空间return -1;}// 更新数组指针arr = temp;// 对扩容部分清零memset(arr+LEN,0,(NEW_LEN - LEN) * sizeof(int));// 修改数组元素arr[7] = 666;// 遍历数组for (int i = 0; i < NEW_LEN; i++){printf("%-6d", *(arr + i));}printf("\n");// 缩容数组temp = (int*)realloc(arr, 0); // 此时，会回收掉内存，等价于free(arr);// 非空校验，防止野指针if(!temp){perror("内存申请失败！");return -1;}// 更新数组指针arr = temp;// 遍历数组for (int i = 0; i < NEW_LEN; i++){printf("%-6d", *(arr + i));}printf("\n");// 释放内存free(arr);arr = NULL;p = NULL;return 0;
}