C语言realloc函数使用注意事项

今天在练习动态数组的增删差改，看过视频课程觉得还算简单，但实际写代码过程中发现了各种各样的问题，错误最多出现在realloc函数的使用，但在不断的出错改正过程中，也提升了对realloc函数的理解。于是重新梳理了realloc函数的定义和使用方式。

🧱 一、realloc 函数原型

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

• ptr：之前 malloc、calloc 或 realloc 返回的指针（可以是 NULL）
• new_size：新的总大小（以字节为单位）
• 返回值：成功返回新地址，失败返回 NULL

🔥 核心：realloc 是“重新分配”，不是“增加”！

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⚠️ 二、realloc 的 7 大注意事项（必看！）

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❌ 注意事项 1：不能假设 realloc 返回原地

// ❌ 错误！
realloc(ptr, new_size);
// ptr 可能已失效！

// ✅ 正确：用临时指针接收
void* temp = realloc(ptr, new_size);
if (temp == NULL) {
    // 处理失败，ptr 仍有效
    return;
}
ptr = temp; // 成功后才更新

🔥 为什么？ realloc 可能无法在原地扩展，会分配新内存并复制数据，返回新地址。

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❌ 注意事项 2：realloc 失败时返回 NULL，但原内存仍有效

// ❌ 危险！
ptr = realloc(ptr, new_size);
if (ptr == NULL) {
    // 此时 ptr 已被覆盖为 NULL，原内存丢失！→ 内存泄漏！
}

// ✅ 安全做法
void* temp = realloc(ptr, new_size);
if (temp == NULL) {
    // 处理错误，但 ptr 仍指向原内存，可继续使用或释放
    perror("realloc failed");
    return ptr; // 或返回错误
}
ptr = temp; // 仅在成功时更新

🔥 黄金法则：永远用临时指针接收 realloc 结果！

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❌ 注意事项 3：不要对栈内存或未动态分配的内存使用 realloc

int arr[10];
realloc(arr, 20 * sizeof(int)); // ❌ 未定义行为！崩溃！

int* ptr = malloc(10 * sizeof(int));
free(ptr);
realloc(ptr, 20 * sizeof(int)); // ❌ 已释放的内存，未定义行为！

🔥 realloc 只能用于 malloc/calloc/realloc 返回的指针。

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❌ 注意事项 4：new_size 是“总大小”，不是“增加的大小”

// ❌ 错误理解：以为是“增加一个 int”
realloc(arr, sizeof(int));

// ✅ 正确：new_size 是总字节数
int new_length = old_length + 1;
void* temp = realloc(arr, new_length * sizeof(int));

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❌ 注意事项 5：realloc 可能“原地扩展”

如果当前内存块后面有足够空闲空间，realloc 可能直接扩展它，不移动数据，返回原地址。

ptr = malloc(100);
ptr2 = realloc(ptr, 200); // 可能 ptr2 == ptr

🔥 这是 realloc 的优化机制，返回相同地址不等于失败！

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❌ 注意事项 6：realloc(ptr, 0) 的行为是实现定义的

realloc(ptr, 0); // 可能等价于 free(ptr)，也可能返回特殊指针

🔥 不要依赖 realloc(ptr, 0)，想释放内存就用 free(ptr)。

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❌ 注意事项 7：realloc(NULL, size) 等价于 malloc(size)

int* arr = realloc(NULL, 10 * sizeof(int)); // 等价于 malloc(10 * sizeof(int))

🔥 这是一个有用的技巧，可以统一内存分配逻辑。

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🔄 三、realloc 的底层行为（图解）

假设内存布局如下：

[ 已用 ][ 空闲 ][ 其他 ]

• 如果 空闲 足够：realloc 直接扩展，不复制数据
• 如果 空闲 不够：realloc 分配新块，复制数据，释放旧块

👉 所以 realloc 可能快（原地扩展），也可能慢（搬家复制）

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✅ 四、安全使用 realloc 的模板（收藏！）

int* safe_realloc(int* ptr, int old_size, int new_size) {
    void* temp = realloc(ptr, new_size * sizeof(int));
    if (temp == NULL) {
        perror("realloc failed");
        // 可以选择：返回原指针，或报错退出
        return ptr; // 或返回 NULL 并处理
    }
    return (int*)temp; // 成功，返回新指针
}

// 使用：
arr = safe_realloc(arr, old_length, new_length);

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🎯 五、性能优化：为什么用“2 倍扩容”？

策略	平均插入时间	总时间
每次 +1	O(n)	O(n²)
2 倍扩容	O(1) 摊销	O(n)

🔥 摊销分析：虽然某次 realloc 很慢，但平均下来每次插入只花常数时间。

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🧩 六、常见错误代码对比

错误写法	正确写法
ptr = realloc(ptr, size);	temp = realloc(ptr, size); if (temp) ptr = temp;
realloc(ptr, size);	ptr = realloc(ptr, size);（且检查 NULL）
realloc(ptr, sizeof(int))	realloc(ptr, new_count * sizeof(int))

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✅ 七、总结：realloc 使用口诀

🔥 “一临二查三更新，大小总值莫弄混；
NULL 不放原内存，倍增扩容最划算。”

口诀	解释
一临	用临时指针接收
二查	检查临时指针是否为 NULL
三更新	成功后再更新原指针
大小总值	new_size 是总大小，不是增量
NULL 不放	realloc 失败时原内存仍有效
倍增扩容	用 2 倍策略摊销性能