C语言 realloc 函数详解

realloc 是C标准库中用于动态内存重新分配的函数，定义在 <stdlib.h> 头文件中。它用于调整之前分配的内存块的大小。

函数原型

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

参数说明

• ptr：指向先前由 malloc、calloc 或 realloc 分配的内存块的指针
• size：新的内存块大小（以字节为单位）

返回值

• 成功：返回指向重新分配的内存块的指针
• 失败：返回 NULL，且原内存块保持不变

功能描述

realloc 的行为取决于参数：

1. 当 ptr 为 NULL 时：

• • 等同于 malloc(size)
  • 分配一块新内存

1. 当 size 为 0 且 ptr 不为 NULL 时：

• • 等同于 free(ptr)
  • 释放原内存块
  • 返回 NULL

1. 常规情况（ptr 和 size 均有效）：

• • 尝试调整内存块大小
  • 可能原地扩展/缩小，也可能移动内存块到新位置
  • 保留原内存块内容（直到新旧大小的较小值）

使用示例

示例1：基本使用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void init_array(int ** array, int low_index, int high_index)
{
    for (int i = low_index; i < high_index; i++)
    {
        (*array)[i] = i + 2;
    }
}

void print_array(const int * array, int high_index)
{
    printf("---print_array:-------\n");
    for (int i = 0; i < high_index; i++)
    {
        printf("arr[%d]=%d\n", i, (array)[i]);
    }
}

int main()
{
    int *arr = malloc(5 * sizeof(int));
    if (arr == NULL)
    {
        printf("alloc failed");
        return 1;
    }
    init_array(&arr, 0, 5);
    print_array(arr, 5);

    int *new_arr = realloc(arr, 10 * sizeof(int));
    if (new_arr == NULL)
    {
        perror("reallocate failed\n");
        free(arr);  // 此时原指针仍有效，需释放
        return 1;
    }

    arr = new_arr;
    print_array(arr, 10);

    init_array(&arr, 5, 10);

    print_array(arr, 10);

    free(arr);
    return 0;
}

示例2：安全使用模式

void *safe_realloc(void *ptr, size_t new_size) {
    void *new_ptr = realloc(ptr, new_size);
    if (new_ptr == NULL && new_size != 0) {
        perror("realloc failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return new_ptr;
}

重要注意事项

1，使用临时变量保存结果，成功后再更新原指针

2，内存移动：

• realloc 可能移动内存块到新地址
• 所有指向原内存块的指针都会失效
• 必须使用新指针作为返回值

3，内容保留：

• 新内存块中，原内容会保留到新旧大小的较小值
• 新增部分的内容是未初始化的

4，错误处理：

• 必须检查返回值是否为 NULL
• 失败时原内存块仍有效，需要手动释放

5，性能考虑：

• 频繁的 realloc 调用可能导致内存碎片
• 建议使用指数增长策略（如每次容量翻倍）

6，多线程安全：

• realloc 本身不是线程安全的
• 在多线程环境中需要额外同步

常见错误

错误1：直接覆盖原指针

arr = realloc(arr, new_size);  // 错误！如果失败会丢失原指针

错误2：忽略返回值检查

realloc(ptr, new_size);  // 错误！不检查是否成功

最佳实践

1. 总是检查 realloc 的返回值
2. 使用临时变量保存结果，成功后再更新原指针
3. 对于需要频繁调整大小的数据结构，考虑更高效的内存管理策略
4. 释放内存时，将指针设为 NULL 避免悬垂指针