如何在程序運行的時候動態給程序分配內存？

文章目錄

• • 1 動態內存分配的意義
  • • 1.1 C語言中如何動態申請內存空間
    • 1.2 malloc和free的用法
    • 1.3 calloc與realloc
    • • 1.31 calloc和realloc的代碼案例分析
  • 2 總結

1 動態內存分配的意義

在C語言中，一切操作都是基于內存的。變量和數組名都是內存別名。但是它們的內存分配卻是在編譯期間由編譯器決定的。定義數組的長度的時候，必須指定長度，這是在編譯期間就要確定的。

但是，需求總是有的。比如當我們無法在編譯期間確定到底需要多大的內存塊，此時就無法定義數組的大小（或者定義的數組大小不夠）。此時就需要在運行的時候根據實際的情況（比如根據輸入的數據的大小），來動態的申請內存空間，然后讓數組（指針）指向這塊新申請的內存。

這就是動態內存分配的意義。

1.1 C語言中如何動態申請內存空間

• malloc和free用于動態申請內存和釋放內存

它們的操作對象是堆空間內存（內存池）如下圖：

注意：malloc和free必須是成對出現的，這樣可以避免內存泄露。關于內存泄露，后面還有文章進行學習。

1.2 malloc和free的用法

malloc和free的函數定義如下：

• malloc所分配的是一塊連續的內存，參數size是所分配的內存字節數。
• malloc的返回值是void* ，具體使用的時候需要做強制類型轉換
• free用于將申請的動態內存歸還給系統

關于malloc和free，有以下幾點需要注意：

malloc和free是庫函數，不是系統調用

malloc實際分配的內存，可能比請求的多。這是因為CPU訪問內存是按照一種內存對齊的方式來訪問的。所以一般申請的內存都是對齊內存的整數倍

當請求的動態內存無法滿足的時候，malloc返回NULL

當free的參數為NULL的時候，函數直接返回。

malloc申請的動態內存中的數據是隨機值，不會被初始化為0

至于malloc和free的用法，在前面的文章已經學會使用了，這里不再給出例子，直接看前面的文章吧：二維數組與二維指針

以及在后面的文章中，會給出一個內存泄露檢測模塊，來鞏固malloc與free的使用。自行去后面的文章查看。

1.3 calloc與realloc

函數原型為;

• calloc的參數：num個類型長度為size的內存空間大小。也就是申請的內存的類型信息（大小和類型）
• calloc會將申請的內存空間初始化為0
• realloc用于修改原先已經分配的內存塊大小
• 當realloc的第一個參數pointer為NULL時，realloc相當于malloc
• realloc一般是重新找一塊新的內存塊進行分配，而不是在原有的內存的結尾增加。

1.31 calloc和realloc的代碼案例分析

• 代碼：38-2.c

#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]);}printf("\n");pS = (short*)realloc(pS, 2 * SIZE * sizeof(short));for (i = 0; i < 10; i++) {printf("pS[%d] = %d\n", i, pS[i]);}free(pI);free(pS);return 0; }

• 上述代碼運行結果：

Linux下gcc 4.4.5編譯：

Windows下 VS 2017運行如下:

• 分析：

首先代碼很很簡單。無非就是使用了malloc，calloc和realloc三個函數。其中我們可以看到，在Linux下的gcc4.4.5編譯器將malloc申請的內存的內容也都是0，并不是隨機值。但是這只是巧合或者gcc編譯器優化了而已。在windows下的vs2017編譯器就很明顯，malloc申請的內存的內容都是隨機值

根據兩個結果，可知道，使用realloc后，內存的地址變了，也就是說realloc是重新選擇一塊內存進行分配，并不是在原有的內存空間結尾增加

也可以看到不管是在linux下還是在windows下，calloc申請的內存的內容都被初始化為0了

從windows下的編譯運行結果來看，使用realloc對之前使用calloc申請的內存重新分配內存后，原有的內容不變，但是新添加的內容并不是0，而是隨機值，這個也要注意。

所以最終總結為：只有calloc胡為分配的內存的內容初始化為0，malloc和realloc都是隨機值。

2 總結

• 動態內存分配使得程序在需要的時候有機會獲得更大的內存
• malloc單純的從系統中申請固定字節大小的內存。內存中的內容是隨機值
• calloc 申請的內存的內容被初始化為0
• realloc用于重置內存的大小。但是是重新在堆空間中選一塊內存而不是在原有的內存后面增加。并且，重置的內存中，原有的內容不變，但是如果內存變大，多余的部分的內存的內容是隨機值。
• 注意上述三者函數的參數與返回類型
• 學會使用上述三者函數

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【C语言进阶深度学习记录】三十三 C语言中动态内存分配的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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