目錄
- 動态記憶體配置設定存在的原因
- 動态記憶體函數
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- 1. malloc 和 free
- 2. calloc
- 3.realloc
動态記憶體配置設定存在的原因
首先我們知道記憶體開辟的方式有：
int a = 0;//在棧上開辟4個位元組的空間
char ch[10] = {0};//在棧上開辟10個位元組的連續空間
上述的兩種方式有兩個特點：
1）空間開辟的大小是固定的
2）數組在聲明時需要明确其大小，即數組長度，其記憶體在編譯時配置設定。
但是在實際應用中我們所需要的不止是一個固定大小的數組，而常常需要堆數組的長度進行修改，而數組在編譯時開辟空間的方式就不能滿足我們的需求了，這時我們就需要用到動态記憶體配置設定了。
動态記憶體函數
我們常用的動态記憶體函數有malloc,free,calloc,realloc等等
1. malloc 和 free
C語言給出了這麼一個動态記憶體開辟的函數：
void* malloc (size_t size);
這個函數會向記憶體申請一塊連續可用的空間，同時傳回指向這塊空間的指針。
在這裡我們來了解一下記憶體的大緻分布：記憶體分為棧，堆，靜态區等等部分。其中棧是臨時變量所存儲的空間，同時函數開辟空間時也是在棧中進行的，這被稱為函數棧幀，有機會的話後面會介紹的；堆就是動态記憶體開辟時所申請的空間；而靜态區是靜态變量開辟時所申請的空間，比如全局變量，static修飾的變量等。
而malloc函數向記憶體申請空間就是在堆申請的。
malloc函數在申請空間時會有兩種情況：
1）若空間開辟成功，則傳回指向該空間的指針。
2）若空間不足，開辟失敗，則傳回NULL。
而函數的傳回值為void* ，是因為malloc在開辟空間時并不知道所要開辟空間的類型，在具體使用時使用者需要自己決定；其次，若size為0，malloc的行為是标準未定義的，具體取決于編譯器。
與malloc相對的，C語言提供了另外一個函數free，是專門用來做動态記憶體的釋放和回收的，其函數原型如下：
void free (void* ptr);
對于free函數有兩點需要注意：
1）若所free的指針不是指向動态開辟的空間，那麼free的行為是标準未定義的。
2）若所free的指針是NULL，則什麼也不會發生。
malloc和free都聲明在<stdlib.h>頭檔案中。
需要注意的是malloc和free通常是成對使用的，否則會造成記憶體洩露。
舉個例子：
int main()
{
int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);//向記憶體申請10個int位元組的連續空間
if (a == NULL)//判斷記憶體申請是否成功
{
printf("malloc fail");
exit(-1);
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
a[i] = i;
}
free(a);//釋放a所指向的記憶體空間
a = NULL;//free函數并不會将a置空，那麼此時a為野指針，需要我們手動置空
return 0;
}
2. calloc
C語言同時還提供了calloc函數來實作動态記憶體配置設定，其函數原型為：
void* calloc (size_t num, size_t size);
calloc函數的功能是向記憶體申請num個size大小的連續空間，并在申請的同時将這些空間初始化為0；與malloc不同的是calloc會在傳回位址之前将申請的空間中的每個位元組初始化為0，也就是說若我們在申請空間時需要初始化所申請的空間，calloc可以友善我們的操作。比如：
`int main()
{
int* a = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (a == NULL)
{
printf("calloc fail");
exit(-1);
}
free(a);
a = NULL;
return 0;
}`
在這個函數中，calloc向記憶體申請空間後的連續40個位元組空間内容均被初始化為0。
3.realloc
從功能上将上述的malloc和calloc函數都并未實作可以是記憶體動态改變的功能，它們都隻是向記憶體申請了一片固定的空間，而實際上想要真正對記憶體進行動态的調整就需要realloc函數，其函數原型為：
void* realloc (void* ptr, size_t size);
參數中的ptr為要調整的記憶體空間的起始位址；size為調整後空間的新大小；
函數的傳回值為調整後的空間的起始位址。
函數在調整記憶體空間時，有可能會将原記憶體空間的内容轉移到新的記憶體空間上，這就與realloc調整空間可能出現的兩種情況有關：
1）原記憶體空間後的空間足夠大，足以調整。
2）原記憶體空間後沒有足夠的空間，不足以開辟所需要的空間。
由于上述兩種情況的存在，realloc在具體使用過程中需要注意一些：
int main()
{
int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);//向記憶體申請40個位元組的連續空間
if (a == NULL)
{
printf("malloc fail");
exit(-1);
}
int* tmp = (int*)realloc(a, sizeof(int) * 20);//調整原空間使其擴大為80個位元組
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail");
exit(-1);
}
a = tmp;
free(a);
a = NULL;
return 0;
}
上述程式中的tmp是必要的，這是因為如果原記憶體後沒有足夠大的空間，那麼若代碼改為
a = (int*)realloc(a,sizeof(int)*20);
a在realloc函數執行過程中會改變指向，緻使realloc找不到原記憶體，進而無法将原記憶體空間的資料拷貝到新開辟的記憶體空間中，導緻資料丢失，是以需要用一個臨時變量來記錄新開辟的記憶體空間，在修改原指針。
另外一點，若realloc中的ptr參數為NULL，那麼realloc函數就和malloc函數的功能一樣了。