青何博客

外观

内存管理

约 796 字大约 3 分钟

2023-04-02

这篇文章介绍 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
1void *calloc(int num, int size); 该函数分配一个带有 function allocates an array of num 个元素的数组，每个元素的大小为 size 字节。
2void free(void *address);  该函数释放 address 所指向的h内存块。
3void *malloc(int num);  该函数分配一个 num 字节的数组，并把它们进行初始化。
4void *realloc(void *address, int newsize);  该函数重新分配内存，把内存扩展到 newsize。

动态分配内存

编程时，如果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，所以可以定义数组：

char name[100];

但是，如果预先不知道需要存储的文本长度，例如想存储有关一个主题的详细描述。在这里，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：

#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 = 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);
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student in class 10th

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，使用者有完全控制权，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，建议在不需要内存时，都应该调用函数 free() 来释放内存。

或者，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。下面使用 realloc() 和 free() 函数，再次查看上面的实例：

#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 = malloc(30 * sizeof(char));

    if (!description) 
    {
        fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
    } 
    else 
    {
        strcpy(description, "Zara ali a DPS student.");
    }

    /* 假设想要存储更大的描述信息 */
    description = realloc(description, 100 * sizeof(char));

    if (!description) 
    {
        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);
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student.She is in class 10th

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。