动态内存函数的介绍
在开始本章节之前,我们来复习一下动态内存分配(1)中所讲到的知识,看下面目录一和目录二
为什么存在动态内存分配
我们已经掌握的内存开辟方式有
int val = 20;//在栈空间上开辟四个字节 char arr[10] = {0};//在栈空间上开辟10个字节的连续空间
但是上述的开辟空间的方式有两个特点:
1.空间开辟大小是固定的。
2.数组在申明的时候,必须指定数组的长度,它所需要的内存在编译时分配。
但是对于空间的需求,不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间大小在程序运行的时候才能知道,
那数组的编译时开辟空间的方式就不能满足了。
这时候就只能试试动态存开辟了。
malloc
C语言提供了一个动态内存开辟的函数
void* malloc (size_t size);
返回类型为void*,其类型由程序员自行进行强制类型转换
这个函数向内存申请一块连续可用的空间,并返回指向这块空间的指针
如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针
如果开辟失败,则返回一个NULL指针,因此malloc的返回值一定要做检查
返回值的类型是 void* ,所以malloc函数并不知道开辟空间的类型,具体在使用的时候使用者自己
来决定
如果参数 size 为0,malloc的行为是标准是未定义的,取决于编译器
free
C语言提供了另外一个函数free,专门是用来做动态内存的释放和回收的,函数原型如下:
void free (void* ptr);
这里我把malloc函数和free函数的链接发给给大家,有兴趣可以去具体了解一下,在动态内存分配(1)中我们已经具体讲解过了
malloc函数
free函数
free函数用来释放动态开辟的内存
如果参数 ptr 指向的空间不是动态开辟的,那free函数的行为是未定义的
如果参数 ptr 是NULL指针,则函数什么事都不做
malloc和free都声明在 stdlib.h 头文件中
举个例子
#include <stdio.h> int main() { //代码1 int num = 0; scanf("%d", &num); int arr[num] = {0}; //代码2 int* ptr = NULL; ptr = (int*)malloc(num*sizeof(int)); if(NULL != ptr)//判断ptr指针是否为空 { int i = 0; for(i=0; i<num; i++) { *(ptr+i) = 0; } } free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 ptr = NULL;//是否有必要? return 0; }
这里重点看一下这两行代码
free(ptr);//释放ptr所指向的动态内存 ptr = NULL;//是否有必要?
free是将malloc开辟的那块空间给释放掉,那么什么我们还要将指针ptr置为NULL呢?
这是因为malloc申请,free释放,我们暂时把p给释放了,但是p如果记得这个地址,那么p有朝一日能够找到这个内存区域,但是这个内存区域已经还给操作系统了,已经不属于我们了,这个时候我们把p拿起来去访问就成为了野指针,为了防止p成为空指针了,我们把它置为空,把他赋值为NULL,就好像是一条野狗,我们可以拿一根绳子把它拴在树上,把他控制住
calloc
上述的为什么存在动态内存分配,malloc函数和free函数是对我们上篇博客的复习,现在我们正式进入今天的正题
这里先把calloc函数的模型给大家
calloc函数
C语言还提供了一个函数叫 calloc , calloc 函数也用来动态内存分配。原型如下
void* calloc (size_t num, size_t size)
函数的功能是为 num 个大小为 size 的元素开辟一块空间,并且把空间的每个字节初始化为0。
与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全0。
举个例子
给大家解释下一这个函数
首先这个函数有两个参数,num代表的意思是要开辟几个元素,size代表的意思是每个元素的大小,也就是说比如我的malloc要开辟40个字节的时候就可以换成我们的calloc(开辟10个元素,每个元素字节大小为4的空间,总共10个元素),这就是我们的calloc,他的返回类型为void*,也就是说返回是开辟好的那块空间的起始地址
现在我们来尝试用calloc函数写一下代码
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int)); if (NULL != p) { //使用空间 } free(p); p = NULL; return 0; }
我们将malloc函数换成calloc函数来写,只要是动态内存开辟空间,就要考虑是否可能会开辟失败,所以我们要判断一下是否为空(NULL)这里的我们还是重点关注一下最后两行代码
free(p); p = NULL;
calloc先向内存申请一块空间,free释放,我们暂时把p给释放了,但是p如果记得这个地址,那么p有朝一日能够找到这个内存区域,但是这个内存区域已经还给操作系统了,已经不属于我们了,这个时候我们把p拿起来去访问就成为了野指针,为了防止p成为空指针了,我们把它置为空,把他赋值为NULL,就好像是一条野狗,我们可以拿一根绳子把它拴在树上,把他控制住,道理和malloc最后两行代码的思路是一样的
calloc函数的动态内存的开辟和释放过程见上图
所以如何我们对申请的内存空间的内容要求初始化,那么可以很方便的使用calloc函数来完成任务
realloc
realloc函数
realoc函数的第一个参数是原来的p指针,现在我要把p指向的这40个空间调整一下,realloc这个函数的第二个参数的意思是新的大小,我希望再追加40个字节,总的新的字节大小就为80
realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
有时会我们发现过去申请的空间太小了,有时候我们又会觉得申请的空间过大了,那为了合理的时
候内存,我们一定会对内存的大小做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存大小
的调整。
函数原型如下:
void* realloc (void* ptr, size_t size);
ptr 是要调整的内存地址
size 调整之后新大小
返回值为调整之后的内存起始位置。
这个函数调整原内存空间大小的基础上,还会将原来内存中的数据移动到 新 的空间。
realloc在调整内存空间的是存在两种情况:
情况1:原有空间之后有足够大的空间
情况2:原有空间之后没有足够大的空间
情况1
当是情况1 的时候,要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间,原来空间的数据不发生变化。
情况2
当是情况2 的时候,原有空间之后没有足够多的空间时,扩展的方法是:在堆空间上另找一个合适大小
的连续空间来使用。这样函数返回的是一个新的内存地址,通俗来讲解释在堆空间上面另外找一个连续空间来使用,返回的时候就返回这个连续空间的新的地址,那么原来的旧的空间不用你自己释放realloc函数已经自动帮你释放掉了
由于上述的两种情况,realloc函数的使用就要注意一些
举个例子:
#include <stdio.h> int main() { int* ptr = (int*)malloc(100); if (ptr != NULL) { //业务处理 } else { exit(EXIT_FAILURE); } //扩展容量 //代码1 ptr = (int*)realloc(ptr, 1000);//这样可以吗?(如果申请失败会如何?) //代码2 int* p = NULL; p = realloc(ptr, 1000); if (p != NULL) { ptr = p; } //业务处理 free(ptr); return 0; }
我们分析上述两种情况,现在我们来看代码
realloc函数在申请空间的时候是有可能申请失败的,如果realloc函数的第二参数数字给的太大,那我可能就没有办法帮你扩容,这个函数就可能会返回NULL(空指针),这时候申请失败那么就会把空指放到pL里面去,这种写法是有问题的,本来我的p指针还是指向40个字节的,这个时候你传过来一个NULL(空指针)让我的p不再指向任何一块空间,也就是说我的p失忆了
这时候我们来个if判断语句,如果p为不为空指针,说明我扩容成功了,把他赋给ptr
最后再加上free函数释放空间
本章终!