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C语言——动态内存函数（malloc、calloc、realloc、free）

news 2025/8/12 6:09:42

了解动态内存函数

前言：
一、malloc函数
二、calloc函数
三、realloc函数
四、free函数

前言：

在C语言中，动态内存函数是块重要的知识点。以往，我们开辟空间都是固定得，数组编译结束后就不能继续给它开辟空间了，开辟的空间满了，就不能在开辟空间了（就是不能在添加数据了）。学习本文章，我们就可以解决这个问题，向内存申请空间，满啦可以继续申请空间。

一、malloc函数

需要头文件——<stdlib.h>
在这里插入图片描述
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malloc函数（动态内存开辟的函数）：

void* malloc(size_t size);

功能：
这个函数向内存申请一个连续可用的空间，并返回指向这块空间的指针。

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的返回值一定要做检查。
返回值的类型是void* ，所以malloc函数并不知道开辟空间的类型，具体在使用的时候由使用者自己决定。
如果size为0，malloc的行为是标准还是未定义的，由编译器决定。
malloc申请的空间，当程序退出时，要还给操作系统，当程序不退出，动态申请的内存，不会主动释放，需要用free函数来释放。
malloc申请的内存空间：
malloc申请到空间后，直接返回这个空间的首地址，不会初始化空间的内容。
举个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
//变长数组的知识点（vs不能用，gcc可以用）//int num = 0;//scanf("%d", &num);//int arr[num] = { 0 };int* ptr = NULL;ptr = (int*)malloc(40);if (ptr == NULL)//判断ptr指针是否为空{perror("malloc");exit; }else{int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++)//给开辟的空间赋值ptr[i] = i + 1;}free(ptr);//释放ptr指向的空间ptr = NULL;//让ptr指向空return 0;
}

二、calloc函数

需要头文件——<stdlib.h>
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浏览器直接翻译：

calloc函数（动态内存分配函数）：

void* calloc(size_t num, size_t size);

功能：

函数的功能是，为num个大小为size元素开辟一块空间，并且把空间的每一个字节初始化为0.
与malloc函数的区别，只在于calloc函数会在返回地址之前把申请空间的每一个字节初始化为0.
举个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int* p = (int*)calloc( 10,sizeof(int));if (p == NULL)//成立，开辟失败{perror("calloc");exit;}free(p);p = NULL;return 0;
}

p指向的地址：
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三、realloc函数

需要头文件——<stdlib.h>
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realloc函数（动态内存管理更加灵活）：
有时候我们发现过去申请的空间小了，有时候我们会觉得过去申请的空间过大，为了合理使用内存，我们一定要对内存的大小做灵活的调整。realloc函数可以做到对动态开辟内存大小进行调整。

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

功能：

ptr是要调整的内存地址。
size是调整后的新大小。
返回值为调整之后的内存起始位置。
这个函数在调整原空间大小的基础上，还会将原来的数据移到新的空间。
注意：
realloc调整内存空间有两种情况。
- 情况1：原有空间之后有足够大的空间（原地扩容）。
  当是情况1的时候，要扩展内存就直接在原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生改变。
- 情况2：原有空间后面没有足够大的空间（异地扩容）。
  当是情况2的时候，原有空间后面没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另外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。
  
  所以我们在使用realloc函数的时候一定要注意：
  1、开辟新的空间。
  2、会将旧的空间数据拷贝到新的空间。
  3、释放旧的空间。
  4、返回新空间的起始地址。
  举个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int* ptr =(int*) malloc( 100 );if (ptr != NULL){
//可以使用这个空间}else{perror("malloc");exit;}//扩展空间int* p = (int*)realloc(ptr, 1000);//可能增容失败if (p != NULL){//增容成功ptr = p;//p指向的空间交给ptr去维护}free(ptr);//把开辟早堆上的空间释放掉ptr = NULL;return 0;
}