C语言 内存管理

本章将讲解 C 中的动态内存管理。C 语言为内存的分配和管理提供了几个函数。这些函数可以在 **** 头文件中找到。

序号 函数和描述
1 void *calloc(int num, int size); 在内存中动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间,并将每一个字节都初始化为 0。所以它的结果是分配了 num*size 个字节长度的内存空间,并且每个字节的值都是0。
2 void free(void *address); 该函数释放 address 所指向的内存块,释放的是动态分配的内存空间。
3 void *malloc(int num); 在堆区分配一块指定大小的内存空间,用来存放数据。这块内存空间在函数执行完成后不会被初始化,它们的值是未知的。
4 void *realloc(void *address, int newsize); 该函数重新分配内存,把内存扩展到 newsize

注意:void * 类型表示未确定类型的指针。C、C++ 规定 void * 类型可以通过类型转换强制转换为任何其它类型的指针。

动态分配内存

编程时,如果您预先知道数组的大小,那么定义数组时就比较容易。例如,一个存储人名的数组,它最多容纳 100 个字符,所以您可以定义数组,如下所示:

char name[100];

但是,如果您预先不知道需要存储的文本长度,例如您想存储有关一个主题的详细描述。在这里,我们需要定义一个指针,该指针指向未定义所需内存大小的字符,后续再根据需求来分配内存,如下所示:

实例

文件名:memory-malloc.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
   char name[100];
   char *description;

   strcpy(name, "Zara Ali");

   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 200 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student in class 10th");
   }
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
}
gcc /share/lesson/c/memory-malloc.c && ./a.out

在右侧实验区运行上面的命令看看什么效果吧

上面的程序也可以使用 calloc() 来编写,只需要把 malloc 替换为 calloc 即可,如下所示:

calloc(200, sizeof(char));

当动态分配内存时,您有完全控制权,可以传递任何大小的值。而那些预先定义了大小的数组,一旦定义则无法改变大小。

重新调整内存的大小和释放内存

当程序退出时,操作系统会自动释放所有分配给程序的内存,但是,建议您在不需要内存时,都应该调用函数 free() 来释放内存。

或者,您可以通过调用函数 realloc() 来增加或减少已分配的内存块的大小。让我们使用 realloc() 和 free() 函数,再次查看上面的实例:

实例

文件名:memory-free.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
   char name[100];
   char *description;

   strcpy(name, "Zara Ali");

   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
   }
   /* 假设您想要存储更大的描述信息 */
   description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcat( description, "She is in class 10th");
   }

   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );

   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(description);
}
gcc /share/lesson/c/memory-free.c && ./a.out

在右侧实验区运行上面的命令看看什么效果吧

您可以尝试一下不重新分配额外的内存,strcat() 函数会生成一个错误,因为存储 description 时可用的内存不足。

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