malloc和free，calloc和realloc

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#算法 #数据结构

本文详细介绍了C语言中的动态内存分配函数malloc、free、calloc和realloc的用法、区别以及常见错误，包括内存初始化、释放和内存泄漏的注意事项。

感谢各位大佬支持，留个赞吧

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中

一、malloc

1、概念

C语言提供了⼀个动态内存开辟的函数：

void* malloc (size_t size);

这个函数向内存申请⼀块连续可用的空间，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，具体在使用的时候使用者自己来决定。
如果参数 size 为0，malloc的行为是标准是未定义的，取决于编译器。

2、使用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int* p = (int*)malloc(40);
	if(p == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	for(int i = 0; i<10; i++)
	{
		*(p+i) = i;
	}
	return 0;
}

用指针p来接收开辟的空间的首地址，我们存放的时候不能去改变p的值，就比如

*p = i;
p++

这样写会导致我们找不到最初指向的地址了，手动释放内存的时候会不好操作，大家不要轻易改变p

二、free

C语言提供了另外⼀个函数free，专门是用来做动态内存的释放和回收的，函数原型如下：

void free (void* ptr);

• free函数用来释放动态开辟的内存

• 如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的，那free函数的行为是未定义的

• 如果参数 ptr 是NULL指针，则函数什么事都不做

malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	int arr[num] = {0};
	int* ptr = NULL;
	ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int));
	if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空
	{
		int i = 0;
		for(i=0; i<num; i++)
		{
			*(ptr+i) = 0;
		}
	}
	free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存
	ptr = NULL;//是否有必要？
	return 0;
}

1.当我们释放了这块内存后，要对指针置空，防止出现野指针

2.为什么free不能有置空的功能呢？

我们传参的时候传的是ptr，是形参，是无法通过形参改变真实的ptr的值的。

三、calloc

C语言还提供了⼀个函数叫 calloc ， calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下：

void* calloc (size_t num, size_t size);

函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟⼀块空间，并且把空间的每个字节初始化为0。
与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。

举个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
	if(NULL != p)
	{
		int i = 0;
		for(i=0; i<10; i++)
		{
			printf("%d ", *(p+i));
		}
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

输出结果：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

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

四、realloc

realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。

有时会我们发现过去申请的空间太小了，有时候我们又会觉得申请的空间过大了，那为了合理的时候内存，我们⼀定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小的调整。

1.函数原型如下：

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

ptr 是要调整的内存地址
size 调整之后新大小
返回值为调整之后的内存起始位置。
这个函数调整原内存空间大小的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的空间。
realloc在调整内存空间的是存在两种情况：
情况1：原有空间之后有足够大的空间

情况2：原有空间之后没有足够大的空间

情况1

当是情况1 的时候，要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间，原来空间的数据不发生变化。

情况2

当是情况2 的时候，原有空间之后没有足够多的空间时，扩展的方法是：在堆空间上另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

由于上述的两种情况，realloc函数的使用就要注意一些：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 int *ptr = (int*)malloc(100);
 if(ptr != NULL)
 {
 //业务处理
 }
 else
 {
 return 1; 
 }
 //扩展容量
 
 //代码1 - 直接将realloc的返回值放到ptr中
 ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗？(如果申请失败会如何？)
 
 //代码2 - 先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中
 int*p = NULL;
 p = realloc(ptr, 1000);
 if(p != NULL)
{
 ptr = p;
 }
 //业务处理
 free(ptr);
 return 0;
}

先将realloc函数的返回值放在p中，不为NULL，在放ptr中？

如果realloc的返回值是NULL，那我们连之前malloc开辟的地址都找不到了

2.realloc除了调整空间之外，还能实现和malloc一样的功能

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	int* p;
	int *ptr = (int*)realloc(p, sizeof(int));
	if(ptr != NULL)
	{
		p = ptr;
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}