C语言动态内存的分配实例详解_C/C++

前言

给数组分配多大的空间？

你是否和初学C时的我一样，有过这样的疑问。

这一期博客就来聊一聊动态内存的分配

读完这篇文章，你可能对内存的分配有一个更好的理解

动态内存分配的定义

首先我们要搞清楚什么是动态内存的分配

平常我们定义的数组，都是在栈区分配的空间，都是分配的空间都是固定的大小

这种分配固定大小的内存分配方法称之为静态内存分配

与静态内存相对的，就是可以控制内存的分配的动态内存分配

注意：这里动态内存分配的空间是在堆区申请的，不是在栈区申请的

这里要讲一下什么是栈区，什么是堆区

内存的空间并不是都是一样的，在学习C语言时，提到的区域大致上分为栈区，堆区，和静态区。就比如说在一个车间一样，不同的区域做着不同的事，就有不同的功能，但是这些不同的功能又不是毫不相关的，他们彼此联系，相互构成整个内存空间.

C语言动态内存的分配实例详解

动态内存的优势

<1> 可以控制内存的大小

在很多时候，我们申请的空间是未知的

就比如说通讯录，在刚刚开始用的时候很小的空间就足够了，但是在未来你不知道你需要存下多少个号码，这时候就存在一个问题，你定的空间需要多少个字节，当申请的太少，就会出现存不下去的情况，如果存的空间过大，有会造成一定的浪费。

在动态内存分配就可以避免这个问题，你可以运用 reallac 控制大小，当内存达到申请的空间时，就会主动扩容，也就是再次向内存申请空间。

<2> 可以多次利用这部分空间

静态内存分配利用的空间，整个程序结束才会释放给系统

而动态内存分配的空间，只能在函数运行结束后由系统自动释放，需要用户主动去释放，可以通过利用完(就比如说打印元素，打印完)，用户再通过free函数释放这块申请的空间，当再次用动态内存申请空间时，就可以再次利用这块空间，这样也能在一定程度上，可以节省一定的空间。

<3>不占用栈区的内存

假设栈区定义了变量

而每个变量分配内存时，之间又有一定的间隙

当定义的变量足够多时，空隙也会很多

这时候向系统申请一个比较大且连续的空间时，虽然有足够的空间，但是缺少了连续的空间

就无法申请到这部分空间

所以动态内存在堆区申请，就完全不必担心栈区的空间不够的问题

说到这里，你是不是有一个疑惑，为什么空间的内存存在栈区和堆区之分

如果感兴趣，可以参考这个回答——为什么存在栈区堆区

malloc calloc realloc和free函数的介绍

在动态内存的分配中，离不开malloc与calloc，这两个函数都是向内存申请空间


calloc
头文件＃include<stdlib.h>
格式 void*calloc(size_tnum,size_tsize);
功能为num个大小为size字节的对象分配存储空间，该空间内的所有位都会初始化为。
返回值若分配成功，则返回一个指向已分配的空间开头的指针；若分配失败，则返回空指针

这两个函数都是向系统申请动态内存空间，他们的头文件，返回值和功能大致都是相同的

不同的是calloc函数开辟的空间，就会将空间的内容全部初始话为零

而，malloc函数向系统申请的空间，空间的值都是随机的

realloc

头文件 #include <stdlib.h>

格式 void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);

功能先判断当前的指针是否有足够的连续空间，如果有，扩大mem_address指向的地址，并且将 mem_address返回，如果空间不够，先按照newsize指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来mem_address所指内存区域（注意：原来指针是自动释放，不需要使用free），同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。

返回值如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。

动态空间的申请与释放

讲完动态内存申请的相关函数，那具体的代码实现是什么呢

<1> double *x；

<2> x=calloc(1，sizeof(double))或者x=malloc(sizeof(double));

<3> free;

C语言动态内存的分配实例详解

下面动态分配的内存赋值并显示

为单个对象分配空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//动态内存的赋值与显示
{
	int* a;
	a = malloc(sizeof(int));    //分配动态内存
	if (a == NULL)              //是否成功分配了储存空间，否则返回分配失败
		printf("分配失败");
	else
	{
		*a = 20;
		printf("*a=%d\n", *a);
		free(a);                //释放
	}
	return 0;
}

为数组分配空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//动态内存的赋值与显示
{
	int n = 0;  int* a; int i = 0;
	printf("输入分配空间元素的个数:>");
	scanf_s("%d", &n);
	a =(int *) calloc(n,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失败");
	else
	{
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a+i));
		}
		free(a);
	}
	return 0;
}

这里其实没有“为数组开辟的空间”这一说

因为动态申请的空间都是一个一个的“块”

不难发现，calloc与malloc的差别并不大，只有第一个参数不同

在这两行代码中，存在着一个小细节

a = malloc(sizeof(int));

a =(int *) calloc(n,sizeof(int));

这两者的差别不仅仅是函数的不同，其中后者有强制类型转换，而前者没有

实际上在C语言的标准上，有无强制类型转换都是行得通的（当然在c++必须将强制类型转换）

因为无论是calloc还是malloc，他们的返回值都是void*，这里的void*实际上可以转换为int*类型或者其他类型，换句话说，就是返回的指针是兼容所有类型的万能指针。

即指向void型的指针可以指向任意类型的对象，是一种特殊类型的指针。

指向void型的指针的值可以赋给指向任意类型的指针，反之亦可。

改变申请的动态内存（realloc的使用）

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
	int* a; int i = 0;
	a=(int *)calloc(10,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失败");
   //使用
	else
	{
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a + i));
		}
	//需要扩容
		int* ret = realloc(a, 80);
		if (ret != NULL)
		{
			a = ret;
		}
		free(a);
      a=NULL；
	}
}

扩容不能直接就a=realloc(a, 80)，需要中间引一个中间变量*ret