【C语言】:动态内存管理函数malloc,calloc,realloc和free的介绍的介绍

简介: 【C语言】:动态内存管理函数malloc,calloc,realloc和free的介绍的介绍

动态内存开辟函数malloc,calloc,realloc和free


我们在向内存申请空间时,一般有如下几种方式:

//第一种:
int  main()
{
int a=10;//申请4个字节,一小块一小块申请
}
//第二种
int main()
{
int arr[10];//申请40个字节,一大块一大块申请
}

这两种方式开辟的空间是固定的,不能变化的。但是对于空间的需求,不仅仅是上述情况,有时候我们需要的空间大小在运行程序的时候才知道。

接下来介绍动态内存函数malloc,calloc,realloc和free,以满足我们对内存的需要。

动态申请的内存在内存的堆区

注意:他们都是库函数,使用时需要引用头文件<stdlib.h> !!!

1.malloc和free函数

首先介绍动态内存开辟函数malloc和free

函数原型为:void *malloc(size_t size)

参数:需要开辟的空间大小,单位字节。

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(这块空间的首地址)。

  1. 如果开辟成功,则返回一个指向开辟好空间的指针
  2. 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。
  3. 返回类型是void*,所以这个函数不知道开辟空间的类型,具体使用时强制类型转换成需要的类型。

free函数是与malloc,calloc,realloc匹配使用的函数,在程序结束时用来释放开辟的空间,防止内存泄漏。

函数原型为:void free( void *p );

意思是释放p所指向的空间。

注意:free必须释放的是动态开辟出来的空间!!

以下是他们的使用方法:

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "errno.h"
int main()
{
int arr[10]={0};
int *p=(int*)malloc(40);//向堆区开辟了40个字节
//int *p(int*)malloc(INT_MAX+1);//开辟失败时
//判断,检查,防止开辟失败
if(p==NULL)
{
printf("%S\n",strerror(errno));//提示错误信息
return 1;//结束运行
}
//使用
int i=0;
for(i=0;i<13;i++)
    {
*(p+i)=i;
   }
//打印
for (i = 0; i < 13; i++)
  {
    printf("%d ", *(p + i));
  }
//释放
free(p);
//此时只是释放了开辟的40个字节,但是变量p内仍然保留原地址,如果这时有人使用了p,这时p是十分危险的,这是一个野指针!!所以要把p置空。
p=NULL;
return 0;
}

开辟成功时运行结果是:

开辟失败时运行的结果是:

2.calloc函数

接下来介绍另一个动态内存开辟函数calloc

函数原型为:void *calloc(size_t num,size_t size)

参数是:开辟类型的个数,开辟类型的大小。

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(这块空间的首地址)。

  1. 功能是为num个大小为size的元素开辟一块空间,并且空间里每个字节自动初始化为0。
  2. 与函数malloc的区别只在于calloc会在返回地址之前把申请空间里的每个字节初始化为0。

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calloc的返回值也要做检查。

返回类型是void*,所以这个函数不知道开辟空间的类型,具体使用时强制类型转换成需要的类型。

使用方法如下:

#include "stdio.h"
#include "stdilb.h"
#include "string.h"
#include "errno.h"
//开辟10个整型空间
int *p=(*int)calloc(10,sizeof(int));
//检查判断
if(p==NULL)
{
printf("%s\n",strerror(errno));
return 1;
}
//使用
int i=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
*(p+i)=i;
}
//打印
for(i=0;i<10;i++)
{
printf("%d ",*(p+i));
}
//使用完后要释放
free(p);
p=NULL;
return 0;

成功开辟运行后的结果是:

验证其开辟空间后自动初始化为0的代码是:

int main()
{
  int* p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
  if (p == NULL)
  {
    printf("%s\n", strerror(errno));
    return 1;
  }
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", *(p + i));
  }
  free(p);
  p = NULL;
  return 0;
}

运行后的结果是:

3.realloc函数

最后介绍动态内存调整函数realloc

函数原型:void realloc(void ptr,size_t size)

参数:ptr是要调整的内存地址,size是调整之后的新大小

如果调整成功,则返回一个指向调整后空间的指针

如果调整失败,则返回一个NULL指针,因此calloc的返回值也要做检查。

返回类型是void*,所以这个函数不知道开辟空间的类型,具体使用时强制类型转换成需要的类型。

  1. 返回值为调整之后的内存起始位置
  2. 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。
  3. realloc在调整内存空间时存在两种情况:

    如上图所示,
    情况1为在调整内存空间大小时后面的内存被占用,此时不会再向后调整以致覆盖被占用的内存,而是会重新寻找一块大小合适的内存进行调整,这时ptr指向的是调整后新内存的地址,并且原空间里的数据会自动复制到新空间,原空间也会自动销毁。
    情况2是在调整内存空间大小时后面的内存足够,此时直接调整即可。

使用方法如下:

int main()
{
  int* p = (int*)malloc(40);
  
  if (p == NULL)
  {
    printf("%s\n", strerror(errno));
    return 1;
  }
//使用
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    *(p + i) = i + 1;
  }
  //扩容
  int* ptr = (int*)realloc(p, 80);//不要直接使用p接收,防止调整失败
  if (ptr != NULL)
  {
    p = ptr;
  }
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", *(p + i));
  }
  free(p);
  p = NULL;
  return 0;
}

调整成功后的运行结果是:


目录
相关文章
|
8月前
|
程序员 C语言
C语言内存管理:malloc、calloc、realloc与free函数详解
C语言内存管理:malloc、calloc、realloc与free函数详解
259 0
|
3月前
|
缓存 Prometheus 监控
Elasticsearch集群JVM调优设置合适的堆内存大小
Elasticsearch集群JVM调优设置合适的堆内存大小
568 1
|
2月前
|
存储 监控 算法
深入探索Java虚拟机(JVM)的内存管理机制
本文旨在为读者提供对Java虚拟机(JVM)内存管理机制的深入理解。通过详细解析JVM的内存结构、垃圾回收算法以及性能优化策略,本文不仅揭示了Java程序高效运行背后的原理,还为开发者提供了优化应用程序性能的实用技巧。不同于常规摘要仅概述文章大意,本文摘要将简要介绍JVM内存管理的关键点,为读者提供一个清晰的学习路线图。
|
3月前
|
Java
JVM内存参数
-Xmx[]:堆空间最大内存 -Xms[]:堆空间最小内存,一般设置成跟堆空间最大内存一样的 -Xmn[]:新生代的最大内存 -xx[use 垃圾回收器名称]:指定垃圾回收器 -xss:设置单个线程栈大小 一般设堆空间为最大可用物理地址的百分之80
|
3月前
|
Java
JVM运行时数据区(内存结构)
1)虚拟机栈:每次调用方法都会在虚拟机栈中产生一个栈帧,每个栈帧中都有方法的参数、局部变量、方法出口等信息,方法执行完毕后释放栈帧 (2)本地方法栈:为native修饰的本地方法提供的空间,在HotSpot中与虚拟机合二为一 (3)程序计数器:保存指令执行的地址,方便线程切回后能继续执行代码
34 3
|
3月前
|
存储 缓存 监控
Elasticsearch集群JVM调优堆外内存
Elasticsearch集群JVM调优堆外内存
68 1
|
3月前
|
Arthas 监控 Java
JVM进阶调优系列(9)大厂面试官:内存溢出几种?能否现场演示一下?| 面试就那点事
本文介绍了JVM内存溢出(OOM)的四种类型:堆内存、栈内存、元数据区和直接内存溢出。每种类型通过示例代码演示了如何触发OOM,并分析了其原因。文章还提供了如何使用JVM命令工具(如jmap、jhat、GCeasy、Arthas等)分析和定位内存溢出问题的方法。最后,强调了合理设置JVM参数和及时回收内存的重要性。
|
4月前
|
缓存 算法 Java
JVM知识体系学习六:JVM垃圾是什么、GC常用垃圾清除算法、堆内存逻辑分区、栈上分配、对象何时进入老年代、有关老年代新生代的两个问题、常见的垃圾回收器、CMS
这篇文章详细介绍了Java虚拟机(JVM)中的垃圾回收机制,包括垃圾的定义、垃圾回收算法、堆内存的逻辑分区、对象的内存分配和回收过程,以及不同垃圾回收器的工作原理和参数设置。
159 4
JVM知识体系学习六:JVM垃圾是什么、GC常用垃圾清除算法、堆内存逻辑分区、栈上分配、对象何时进入老年代、有关老年代新生代的两个问题、常见的垃圾回收器、CMS
|
4月前
|
存储 算法 Java
Java虚拟机(JVM)的内存管理与性能优化
本文深入探讨了Java虚拟机(JVM)的内存管理机制,包括堆、栈、方法区等关键区域的功能与作用。通过分析垃圾回收算法和调优策略,旨在帮助开发者理解如何有效提升Java应用的性能。文章采用通俗易懂的语言,结合具体实例,使读者能够轻松掌握复杂的内存管理概念,并应用于实际开发中。
|
4月前
|
存储 监控 算法
JVM调优深度剖析:内存模型、垃圾收集、工具与实战
【10月更文挑战第9天】在Java开发领域,Java虚拟机(JVM)的性能调优是构建高性能、高并发系统不可或缺的一部分。作为一名资深架构师,深入理解JVM的内存模型、垃圾收集机制、调优工具及其实现原理,对于提升系统的整体性能和稳定性至关重要。本文将深入探讨这些内容,并提供针对单机几十万并发系统的JVM调优策略和Java代码示例。
80 2