指针和动态内存分配
在C语言中，指针和动态内存分配是编程中非常重要的概念。动态内存分配允许程序在运行时根据需要分配和释放内存。这通过几个标准库函数来实现，包括malloc、calloc、realloc和free。
1. malloc 函数
malloc函数用于分配指定字节数的内存。它返回一个指向所分配内存的指针，如果内存分配失败，则返回NULL。
void *malloc(size_t size);
size：要分配的字节数。
使用示例：
int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); // 分配一个包含10个整数的数组if (ptr == NULL) { // 内存分配失败处理}
2. calloc 函数
calloc函数与malloc类似，但calloc会将分配的内存区域初始化为0，并且它还接受两个参数，一个是要分配的元素的数量，另一个是每个元素的大小。
void *calloc(size_t num, size_t size);
num：要分配的元素的数量。
size：每个元素的大小。
使用示例：
int *ptr = (int *)calloc(10, sizeof(int)); // 分配一个包含10个整数的数组，并初始化为0if (ptr == NULL) { // 内存分配失败处理}
3. realloc 函数
realloc函数用于调整已分配内存的大小。它可以增加或减少已分配内存的大小。如果新的大小大于原始大小，则会在内存块的末尾添加额外的内存。如果新的大小小于原始大小，则会释放额外的内存。
void *realloc(void *ptr, size_t size);
ptr：指向要调整大小的内存的指针。
size：新的内存大小（以字节为单位）。
使用示例：
int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);// ... 使用ptr ...ptr = (int *)realloc(ptr, sizeof(int) * 20); // 将内存大小增加到20个整数if (ptr == NULL) { // realloc失败处理，原始内存仍然有效}
4. free 函数
free函数用于释放之前使用malloc、calloc或realloc分配的内存。
void free(void *ptr);
ptr：指向要释放的内存的指针。
使用示例：
int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);// ... 使用ptr ...free(ptr); // 释放内存ptr = NULL; // 将指针设置为NULL，避免悬挂指针
注意：在释放内存后，将指针设置为NULL是一个好习惯，这可以防止在后续代码中意外地再次使用已释放的内存（悬挂指针）。
在C语言中，指针和动态内存分配是编程中至关重要的概念，它们允许程序在运行时根据需要灵活地分配和释放内存空间。这一机制主要通过几个标准库函数实现，包括malloc、calloc、realloc和free。下面将详细解释这些函数的使用，并通过代码示例来展示它们在实际编程中的应用。
1. malloc 函数
malloc（Memory Allocation）函数用于分配指定字节数的内存。它返回一个指向所分配内存的指针，如果内存分配失败，则返回NULL。函数的原型如下：
void *malloc(size_t size); |
size：要分配的字节数。
使用示例
假设我们需要分配一个能够存储10个整数的数组，可以使用malloc函数来实现：
#include <stdio.h> |
#include <stdlib.h> |
|
int main() { |
int *ptr; |
ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); // 分配内存 |
|
if (ptr == NULL) { |
// 处理内存分配失败的情况 |
printf("Memory allocation failed!\n"); |
return 1; |
} |
|
// 使用ptr指向的内存 |
for (int i = 0; i < 10; i++) { |
ptr[i] = i * 2; // 初始化数组 |
} |
|
// 打印数组内容 |
for (int i = 0; i < 10; i++) { |
printf("%d ", ptr[i]); |
} |
printf("\n"); |
|
// 释放内存 |
free(ptr); |
ptr = NULL; // 避免悬挂指针 |
|
return 0; |
} |
2. calloc 函数
calloc（Contiguous Allocation）函数与malloc类似，但它有两个参数：一个是要分配的元素的数量，另一个是每个元素的大小。此外，calloc会将分配的内存区域初始化为0。函数的原型如下：
void *calloc(size_t num, size_t size); |
num：要分配的元素的数量。
size：每个元素的大小。
使用示例
继续使用之前的例子，但这次我们使用calloc来分配并初始化一个包含10个整数的数组：
#include <stdio.h> |
#include <stdlib.h> |
|
int main() { |
int *ptr; |
ptr = (int *)calloc(10, sizeof(int)); // 分配并初始化内存 |
|
if (ptr == NULL) { |
// 处理内存分配失败的情况 |
printf("Memory allocation failed!\n"); |
return 1; |
} |
|
// 使用ptr指向的内存（此时数组已自动初始化为0） |
for (int i = 0; i < 10; i++) { |
ptr[i] = i * 2; // 修改数组内容 |
} |
|
// 打印数组内容 |
for (int i = 0; i < 10; i++) { |
printf("%d ", ptr[i]); |
} |
printf("\n"); |
|
// 释放内存 |
free(ptr); |
ptr = NULL; // 避免悬挂指针 |
|
return 0; |
} |
3. realloc 函数
realloc（Re-Allocation）函数用于调整已分配内存的大小。如果新的大小大于原始大小，则会在内存块的末尾添加额外的内存；如果新的大小小于原始大小，则会释放额外的内存。函数的原型如下：
void *realloc(void *ptr, size_t size); |
ptr：指向要调整大小的内存的指针。
size：新的内存大小（以字节为单位）。
使用示例
假设我们已经有了一个包含10个整数的数组，现在需要将其扩展到20个整数：
#include <stdio.h> |
#include <stdlib.h> |
|
int main() { |
int *ptr; |
ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); // 初始分配 |
|
if (ptr == NULL) { |
// 处理内存分配失败的情况 |
printf("Memory allocation failed!\n"); |
return 1; |
} |
|
// 假设这里已经使用了ptr指向的内存 |
|
// 调整内存大小 |
ptr = (int *)realloc(ptr, sizeof(int) * 20); |
if (ptr == NULL |
