C语言动态内存分配怎么使用

2023-06-30 05:06:59 537人浏览独家记忆

摘要

这篇文章主要介绍了C语言动态内存分配怎么使用的相关知识，内容详细易懂，操作简单快捷，具有一定借鉴价值，相信大家阅读完这篇C语言动态内存分配怎么使用文章都会有所收获，下面我们一起来看看吧。一、动态内存分配的意义C语言中的一切操作都是基于内存的

这篇文章主要介绍了C语言动态内存分配怎么使用的相关知识，内容详细易懂，操作简单快捷，具有一定借鉴价值，相信大家阅读完这篇C语言动态内存分配怎么使用文章都会有所收获，下面我们一起来看看吧。

一、动态内存分配的意义

C语言中的一切操作都是基于内存的

变量和数组都是内存的别名

内存分配由编译器在编译期间决定
定义数组的时候必须指定数组长度
数组长度是在编译期就必须确定的

需求：程序运行的过程中，可能需要使用一些额外的内存空间

二、malloc 和 free

malloc 和 free 用于执行动态内存分配和释放

C语言动态内存分配怎么使用

malloc 所分配的是一块连续的内存
malloc 以字节为单位，并且不带任何的类型信息
free 用于将动态内存归还系统

void* malloc(size_t size);
void free(void* pointer);

注意事项

malloc 和 free 是库函数，而不是系统调用
malloc 实际分配的内存可能会比请求的多
不能依赖于不同平台下的 malloc 行为
当请求的动态内存无法满足时 malloc 返回 NULL
当 free 的参数为 NULL 时，函数直接返回

下面看一个内存泄漏检测模块的示例：

test.c：

#include <stdio.h>#include "mleak.h" void f() {    MALLOC(100);} int main(){    int* p = (int*)MALLOC(3 * sizeof(int));     f();     p[0] = 1;    p[1] = 2;    p[2] = 3;         FREE(p);         PRINT_LEAK_INFO();        return 0; }

mleak.h：

#ifndef _MLEAK_H_ #define _MLEAK_H_ #include <malloc.h> #define MALLOC(n) mallocEx(n, __FILE__, __LINE__) #define FREE(p) freeEx(p)  void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line); void freeEx(void* p); void PRINT_LEAK_INFO(); #endif

mleak.c：

#include "mleak.h" #define SIZE 256   typedef struct{    void* pointer;    int size;    const char* file;    int line; } MItem; static MItem g_record[SIZE];  void* mallocEx(size_t n, const char* file, const line){    void* ret = malloc(n);         if( ret != NULL )    {        int i = 0;                         for(i = 0; i < SIZE; i++)        {                          if( g_record[i].pointer == NULL )            {                g_record[i].pointer = ret;                g_record[i].size = n;                g_record[i].file = file;                g_record[i].line = line;                break;             }         }     }        return ret; } void freeEx(void* p){    if( p != NULL )    {        int i = 0;                          for(i = 0; i < SIZE; i++)        {            if( g_record[i].pointer == p )             {                 g_record[i].pointer = NULL;                 g_record[i].size = 0;                 g_record[i].file = NULL;                 g_record[i].line = 0;                                 free(p);                                 break;             }         }     } } void PRINT_LEAK_INFO(){     int i = 0;        printf("Potential Memory Leak Info:\n");              for(i = 0; i < SIZE; i++)    {        if( g_record[i].pointer != NULL )        {            printf("Address: %p, size:%d, Location: %s:%d\n", g_record[i].pointer, g_record[i].size, g_record[i].file, g_record[i].line);        }    } }

输出结果如下，因为 MALLOC(100); 之后没有进行释放内存，所以被检查出来了。

C语言动态内存分配怎么使用

暂时不能用于工程开发，需要再开发才行。因为 malloc 往往在不同的线程中被调用，因此 malloc 函数必须要有互斥的操作。因为 static MItem g_record[SIZE]; 这个静态全局数组是一种临界区，必须被保护起来。

三、关于 malloc(0)

malloc(0); 将返回什么?

下面看一段代码：

#include <stdio.h>#include <malloc.h> int main(){    int* p = (int*) malloc(0);        printf("p = %p\n", p);        free(p);     return 0;}

输出结果如下：

C语言动态内存分配怎么使用

这说明 malloc(0) 是合法的，内存地址其实包含两个概念，一个是内存的起始地址，一个是内存的长度。在平常我们可能会只注意内存的首地址，对于长度却忽略了。malloc(0) 在这个程序中申请到的内存起始地址为 0x82c3008，长度为 0。

但是我们在程序里不停写 malloc(0)，会造成内存泄漏吗？答案是肯定的，因为malloc 实际分配的内存可能会比请求的多，目前的操作系统一般都是 4 字节对齐的，所以写 malloc(0) 系统实际返回的字节数也许就是 4 字节。

四、calloc 和 realloc

malloc 的同胞兄弟

void* calloc(size_t num, size_t size);
void* realloc(void* pointer, size_t new_size);

calloc 的参数代表所返回内存的类型信息

calloc 会将返回的内存初始化为 0

realloc 用于修改一个原先已经分配的内存块大小

在使用 realloc 之后应该使用其返回值
当 pointer 的第一个参数为 NULL 时，等价于 malloc

下面看一个 calloc 和 realloc 的使用示例：

#include <stdio.h>#include <malloc.h> #define SIZE 5 int main(){    int i = 0;    int* pI = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int));    short* pS = (short*)calloc(SIZE, sizeof(short));        for(i = 0; i < SIZE; i++)    {        printf("pI[%d] = %d, pS[%d] = %d\n", i, pI[i], i, pS[i]);    }        printf("Before: pI = %p\n", pI);        pI = (int*)realloc(pI, 2 * SIZE * sizeof(int));        printf("After: pI = %p\n", pI);        for(i = 0; i < 10; i++)    {        printf("pI[%d] = %d\n", i, pI[i]);    }        free(pI);    free(pS);        return 0;}

输出结果如下：

C语言动态内存分配怎么使用