【C语言】动态内存管理-优快云博客

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前言

各位小伙伴大家好！上期小编给大家讲解了C语言中的联合和枚举，接下来我们讲解一下动态内存管理！

1. 动态内存管理初步概述

在C语言中，动态内存管理指的是在程序运行时向操作系统请求和释放内存的过程。C语言提供了几个标准库函数来支持动态内存管理，这些函数定义在头文件stdlib.h中。

以下是动态内存管理的关键函数及其用途：

malloc() - 分配指定大小的内存块，返回一个指向void类型的指针，因此需要类型转换。如果分配失败，返回NULL。

int *ptr = (int*)malloc(n * sizeof(int)); // 分配n个整数的空间
if (ptr == NULL) {
     
     
    // 处理内存分配失败的情况
}

calloc() - 类似于malloc，但它会清除分配的内存，将其初始化为0。它接受两个参数，分别是元素的数量和每个元素的大小。

int *ptr = (int*)calloc(n, sizeof(int)); // 分配并初始化n个整数
if (ptr == NULL) {
     
     
    // 处理内存分配失败的情况
}

realloc() - 用于调整之前分配的内存块的大小。它接受两个参数，一个是原始指针，另一个是新的大小。如果新的内存分配失败，realloc会返回NULL，但原始的数据不会被释放。

int *new_ptr = (int*)realloc(ptr, new_size * sizeof(int)); // 调整内存大小
if (new_ptr == NULL) {
     
     
    // 处理内存分配失败的情况
    // 注意：此时ptr仍然包含有效的数据
} else {
     
     
    ptr = new_ptr; // 如果成功，更新指针
}

free() - 释放之前分配的内存。这是一个非常重要的函数，因为如果不释放不再使用的内存，会导致内存泄漏。
```
free(ptr); // 释放内存
ptr = NULL; // 将指针设置为NULL，避免悬空指针
```

动态内存管理的使用需要注意以下几点：

内存分配失败的处理：当内存分配失败时，程序应该有适当的错误处理机制。
指针类型转换：从malloc、calloc或realloc返回的指针需要转换为正确的类型。
内存泄漏：使用free函数释放不再需要的内存，以避免内存泄漏。
内存越界：避免访问分配的内存之外的地址，这可能导致未定义的行为。
内存碎片：频繁的分配和释放可能导致内存碎片，这可以通过内存池等技术来减少。

2. malloc

malloc 是 C 语言标准库中的一个函数，用于在堆上动态分配指定大小的内存块。它是最常用的动态内存分配函数之一。malloc 函数的原型定义在 <stdlib.h> 头文件中，如下所示：

void *malloc(size_t size);

参数 size 表示要分配的内存字节数。malloc 函数返回一个指向 void 类型的指针，因此在使用时通常需要进行类型转换，以匹配所需的数据类型。如果内存分配失败，malloc 返回 NULL 指针。

下面是 malloc 函数的一个示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
   
   
    int *array;
    int size = 10; // 假设我们想要一个包含10个整数的数组
    // 分配内存
    array = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    if (array == NULL) {
   
   
        fprintf(stderr, "内存分配失败\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < size; i++) {
   
   
        array[i] = i;
    }