C语言学习(三) -- 动态内存分配

动态内存分配 (memory allocation)

内存的开辟

我们平时是在定义变量的时候自动分配一块连续的空间,但内存一旦开辟,就固定死了
因此我们需要给程序员自己开辟和释放内存空间的权力–动态内存管理

库函数(stdlib.h)

alloc – allocation

malloc

这个函数会向系统申请一块连续可用的空间,并返回一个指向这块空间的指针。

void* malloc (size_t size);

• 如果开辟成功,返回的指针指向这块空间的起始地址;
• 如果开辟失败,返回NULL。
• 返回的指针类型是void * ,需要用到什么类型的指针程序员可以自行转换
• 如果传入的数据是0, 那么malloc怎么做取决于编译器,没啥意义
• 在接受返回值之后,要确认是否为NULL哦~

注意:malloc申请的空间实在内存的堆区!!!
局部变量和函数的参数是存放在栈区的
全局变量和静态变量是放在静态区的

free

free函数专门用来释放动态内存

void free(void *ptr)

• 传入的参数一定是开辟的动态内存的地址
• 如果传入的参数是NULL指针,则free啥事不干

在释放内存之后,别忘了把指针置NULL哦

calloc

calloc函数和malloc很相似,都是用来申请动态内存的,不过这个还会把申请到的内存初始化为0

void* calloc(size_t num, size_t size);

• calloc会为num个大小为size的元素开辟一块内存空间,并初始化为0
• 在接受返回值之后,要确认是否为NULL哦~

realloc (re alloc)

当我们在使用动态内存时,有的时候会发现空间不够用或者空间过大的情况,reclloc函数用来调整已经开辟的动态内存的大小

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

• 调整空间失败,返回NULL
• 调整成功
  • 情况一:在已经开辟好的空间后面,没有足够的空间用来直接扩大
    此时realloc会重新再堆区中找1块空间,把旧的数据copy过去,把旧的空间释放掉,并返回新开辟空间的地址
  • 情况二:后面的空间足够,可以在原空间后直接扩容
    此时realloc会直接扩容,并返回原空间的起始地址
• 传入空指针时等价于malloc

int *p = (int *)(NULL, num)

• 在接受返回值之后,要确认是否为NULL哦~

建议使用临时变量接收返回值并判断是否为NULL

柔性数组(flexible array)

柔性数组的大小可以根据需要再进行分配大小,使用结构体的形式实现

• 柔性数组必须在结构体的最后,且前面至少有一个成员
• sizeof返回的结构体大小不包含柔性数组
• 使用malloc进行内存分配的时候,要大于结构体的大小

struct flx_array
{
    int i;
    int arr[0]; //有的编译器不能写0,会报错,把0删掉即可
};

int main()
{
    struct flx_array *p = NULL;
    // 使用如下方式进行内存分配 注意观察格式,这样有助于分配和理解
    struct flx_array *p = (struct flx_array *)malloc(sizeof(struct flx_array) + 10 * sizeof(int));
    // ...
    free(p)
    return 0;
}

这样柔性数组arr就获得了10个整型的空间

还有一种方式可以实现和柔性数组相似的功能,在结构体里面使用指针指向数组,但这样做有些麻烦,还有些缺点

• 二次malloc
• 空间不连续
• 使用极不方便

// 示例
typedef struct st_type
{
    int i;
    int *p_a;
};
int main()
{
    type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
    p->i = 100;
    p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int))
    // ...
    free(p->p_a);
    p->p_a = NULL;
    free(p);
    p = NULL;
}

柔性数组优势:

• 方便分配,只需一次malloc即可
• 方便释放,只需对结构体的指针释放即可
• 连续的空间访问速度快

感言

昨天晚上爬了尖峰山,收获一场夜景,很不戳,美中不足的是丢掉一张身份证😆