malloc()和calloc() realloc()

函数 malloc()和calloc()都可以用来动态分配内存空间,但两者稍有区别。

malloc()函数有一个参数,即要分配的内存空间的大小:

void *malloc(size_t size);

calloc()函数有两个参数,分别为元素的数目和每个元素的大小,这两个参数的乘积就是要分配的内存空间的大小。

void *calloc(size_t numElements,size_t sizeOfElement);

如果调用成功,函数malloc()和函数calloc()都将返回所分配的内存空间的首地址。

函数malloc()和函数calloc()的主要区别是前者不能初始化所分配的内存空间,而后者能。如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过,则其中的每一位可能都是0;反之,如果这部分内存曾经被分配过,则其中可能遗留有各种各样的数据。也就是说,使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常进行,但经过一段时间(内存空间还已经被重新分配)可能会出现问题。

函数calloc()会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零,也就是说,如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存,那麽这些元素将保证会被初始化为0;如果你是为指针类型的元素分配内存,那麽这些元素通常会被初始化为空指针;如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零。

函数声明(函数原型):

void *malloc(int size);

说明:malloc 向系统申请分配指定size个字节的内存空间。返回类型是 void* 类型。void* 表示未确定类型的指针。C,C++规定,void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针。

从函数声明上可以看出。malloc 和 new 至少有两个不同: new 返回指定类型的指针,并且可以自动计算所需要大小。比如:

int *p;

p = new int; //返回类型为int* 类型(整数型指针),分配大小为 sizeof(int);

或: int* parr;

parr = new int [100]; //返回类型为 int* 类型(整数型指针),分配大小为 sizeof(int) * 100;

而 malloc 则必须由我们计算要字节数,并且在返回后强行转换为实际类型的指针。

int* p;

p = (int *) malloc (sizeof(int));

第一、malloc 函数返回的是 void * 类型,如果你写成:p = malloc (sizeof(int)); 则程序无法通过编译,报错:“不能将 void* 赋值给 int * 类型变量”。所以必须通过 (int *) 来将强制转换。

第二、函数的实参为 sizeof(int) ,用于指明一个整型数据需要的大小。如果你写成:

int* p = (int *) malloc (1);

代码也能通过编译,但事实上只分配了1个字节大小的内存空间,当你往里头存入一个整数,就会有3个字节无家可归,而直接“住进邻居家”!造成的结果是后面的内存中原有数据内容全部被清空。

malloc 也可以达到 new [] 的效果,申请出一段连续的内存,方法无非是指定你所需要内存大小。

比如想分配100个int类型的空间:

int* p = (int *) malloc ( sizeof(int) * 100 ); //分配可以放得下100个整数的内存空间。

另外有一点不能直接看出的区别是,malloc 只管分配内存,并不能对所得的内存进行初始化,所以得到的一片新内存中,其值将是随机的。

除了分配及最后释放的方法不一样以外,通过malloc或new得到指针,在其它操作上保持一致。



realloc 用过很多次了。无非就是将已经存在的一块内存扩大。

char* p = malloc(1024);
char* q = realloc(p,2048);

现在的问题是我们应该如何处理指针 p。 刚开始按照我最直观的理解,如果就是直接将 p = NULL;。 到最后只需要释放 q的空间就可以了。

因为最近在做个封装。结果在做单元测试的时候发现。有时候我在 free(q); 的时候会出错。这样我就郁闷了。

后来仔细一跟踪,发现 realloc 完以后 q 和 p 的指针地址是一样。不过有时候又不一样。

仔细查了下资料。得到如下信息:

1.如果 当前连续内存块足够 realloc 的话,只是将p所指向的空间扩大,并返回p的指针地址。 这个时候 q 和 p 指向的地址是一样的。

2.如果 当前连续内存块不够长度,再找一个足够长的地方,分配一块新的内存,q,并将 p指向的内容 copy到 q,返回 q。并将p所指向的内存空间删除。

这样也就是说 realloc 有时候会产生一个新的内存地址 有的时候不会。所以在分配完成后。我们需要判断下 p 是否等于 q。并做相应的处理。

这里有点要注意的是要避免 p = realloc(p,2048); 这种写法。有可能会造成 realloc 分配失败后,p原先所指向的内存地址丢失。


### C语言动态内存分配函数对比 在C语言中,`malloc`、`calloc` `realloc` 是用于动态内存分配的三个重要函数。它们的功能使用场景各有不同,以下是它们的详细对比。 #### 1. `malloc` `malloc` 函数用于分配一块指定大小的内存,并返回指向该内存块的指针。分配的内存未初始化,其内容是不确定的值[^3]。 ```c void* malloc (size_t size); ``` - **参数**:`size` 表示需要分配的内存大小(以字节为单位)。 - **返回值**:成功时返回一个指向分配内存块的指针,类型为 `void*`;如果分配失败,则返回 `NULL`。 - **特点**: - 分配的内存未初始化,内容可能是随机值。 - 如果分配大小为零,行为取决于具体的库实现[^3]。 #### 2. `calloc` `calloc` 函数用于分配一块指定大小的内存,并将该内存初始化为零。它通常用于分配数组类型的内存[^1]。 ```c void* calloc (size_t num, size_t size); ``` - **参数**:`num` 表示元素的数量,`size` 表示每个元素的大小(以字节为单位)。 - **返回值**:成功时返回一个指向分配内存块的指针,类型为 `void*`;如果分配失败,则返回 `NULL`。 - **特点**: - 分配的内存会被初始化为零。 - 实际分配的内存大小为 `num * size`,因此适合用于分配数组[^3]。 #### 3. `realloc` `realloc` 函数用于调整之前分配的内存块的大小。它可以增大或缩小内存块的大小[^4]。 ```c void* realloc (void* ptr, size_t size); ``` - **参数**:`ptr` 是之前通过 `malloc` 或 `calloc` 分配的内存块的指针,`size` 是新的内存大小(以字节为单位)。 - **返回值**:成功时返回一个指向重新分配内存块的指针,类型为 `void*`;如果分配失败,则返回 `NULL`,同时原内存块保持不变。 - **特点**: - 如果 `ptr` 为 `NULL`,则等同于调用 `malloc(size)`。 - 如果 `size` 为零,行为取决于具体的库实现,可能释放内存并返回 `NULL`[^3]。 #### 对比总结 | 特性 | `malloc` | `calloc` | `realloc` | |----------------|-----------------------------------|---------------------------------------|-------------------------------------| | **初始化** | 不初始化 | 初始化为零 | 不改变原内存内容 | | **参数** | 单个参数:内存大小 | 两个参数:元素数量单个元素大小 | 两个参数:原内存指针新内存大小 | | **用途** | 分配未初始化的内存块 | 分配并初始化为零的内存块 | 调整已分配内存块的大小 | | **返回值** | 成功返回 `void*` 指针,失败返回 `NULL` | 同上 | 同上 | #### 示例代码 以下是一个简单的代码示例,展示了如何使用 `malloc`、`calloc` `realloc`: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { // 使用 malloc 分配内存 int *p = (int *)malloc(5 * sizeof(int)); if (p == NULL) { perror("malloc failed"); return 1; } p[0] = 10; // 内存未初始化,需手动赋值 // 使用 calloc 分配内存 int *q = (int *)calloc(5, sizeof(int)); if (q == NULL) { perror("calloc failed"); return 1; } printf("q[0] = %d\n", q[0]); // 输出 0,因为内存已初始化为零 // 使用 realloc 调整内存大小 p = (int *)realloc(p, 10 * sizeof(int)); if (p == NULL) { perror("realloc failed"); return 1; } free(p); // 释放 malloc realloc 分配的内存 free(q); // 释放 calloc 分配的内存 return 0; } ``` #### 注意事项 - 在使用 `malloc` `realloc` 时,必须确保对分配的内存进行正确的初始化。 - 使用 `free` 释放内存时,只能释放由 `malloc`、`calloc` 或 `realloc` 分配的内存[^2]。 - 调用 `realloc` 时,如果传入的指针为 `NULL`,则等同于调用 `malloc`[^4]。
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