【C语言】动态内存管理(上)

文章目录

  • 前言
  • 1.为什么要存在动态内存
  • 2. malloc和free
    • 2.1 malloc
    • 2.2 free
    • 2.3 使用实例(malloc和free)
  • 3. calloc
    • 3.1 calloc例子

前言

本文开始将开始学习C语言中一个比较重要的知识点或者是操作——动态内存管理。由于本次的知识比较重要,为了方便描述,本次知识点分为上下两个章节。本次先跟大家聊一聊上半个章节的知识点——malloc和calloc函数

1.为什么要存在动态内存

目前我们掌握的内存开辟的方式就两种:

int val = 20;//在栈空间上开辟4个字节
char arr[66] = {0};//在栈空间上开辟一个大小为66个字节的连续内存空间

但是仔细思考一下,你会发现上述内存开辟有两个特点:

  • 开辟内存空间的大小是固定不变的
  • 数组在声明的时候,必须指明数组长度,数组的大小一旦确认下来之后就不可以改变了

但是我们对于空间的需求,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的内存空间的方式就不能满足我们的需求了。

为此C语言引入了动态内存开辟,让程序员可以自己申请和释放空间,比较灵活和方便。

2. malloc和free

2.1 malloc

malloc函数是C语言提供的一种动态内存开辟的函数之一,其被包含在stdlib.h的头文件中。
具体细节如下:
malloc
malloc
这个函数就是向内存申请一块连续可用的空间,并且返回这块空间的起始地址。

总结就是:

  • 形参:填入需要创建多大内存空间的数量,单位是字节。
  • 如果参数size为0,malloc行为是标准未定义的,具体去取决于编译器的实现。
  • 返回值:如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针;如果开辟失败,则返回一个NULL指针,因此malloc函数在使用时一定要注意器返回值的判定。
  • 返回值类型:void*,所以一般在使用malloc函数一定要进行强制类型转换,具体情况按照实际需求来决定。

2.2 free

C语言提供的另外一个用作动态内存开辟重要的函数——free,free函数是专门用来做动态内存的释放和回收的。
函数具体细节如下:
free
free函数是用来释放所申请动态开辟的空间。

  • 如果参数ptr指向的空间不是动态开辟的,那么free函数的行为是标准未定义的。
  • 如果参数ptr的值为NULL指针,则free函数什么事都不做。

注意:malloc和free函数都声明在stdlib.h的头文件中。

2.3 使用实例(malloc和free)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//malloc的作用
int main()
{int* p = (int*)malloc(10*sizeof(int));//动态申请10个整型大小的空间,并且malloc函数的返回值做了强制类型转换为int*,原因是我要操作的是整型的数据if (p == NULL){perror("malloc failed");return 1;}for (int i = 0; i < 11; i++){*(p + i) = i + 1;}for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ",p[i]); }free(p);p = NULL;//这步很重要,因为我虽然释放了它们的空间,但是指针p里面的值确实没有被消除的。//也就是说,p仍然还记得那个申请动态空间的起始地址,但是那个空间已经被回收了不属于我们的了,指针p就成为了也野指针。//为此,就要将p置为NULLreturn 0;
}

3. calloc

C语言还提供了一个动态开辟内存的函数——calloc
具体细节如下:
calloc

总结:

  • 函数的功能是为num个大小为size的元素开辟一个连续的内存空间,并且把空间中的每个字节都初始化为0。
  • 与函数malloc功能相似,区别只在于calloc函数会在返回地址之前把申请空间的每个字节全初始化为0。

3.1 calloc例子

int main()
{int* p = (int*)calloc(10,sizeof(int));//如果申请失败if (p == NULL){perror("calloc failed");return 1;}for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ",p[i]);}free(p);p = NULL;return 0;
}

结果展示
正如结果所示,calloc函数的作用是申请一块num个大小为size的连续的内存空间,并且讲动态开辟的内存空间每个字节都初始化为0了。

所以如果我们对申请的空间的内容要求初始化,那么可以很方便的是用calloc函数来完成任务。

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