c語言函數的使用學習心得（零基礎學C語言內存知識總結）

2023-11-05 06:42:51

realloc函數

realloc函數可以重用或擴展以前用malloc、calloc及realloc函數自身分配的內存。

函數原型：

extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);

//指針名 = （數據類型*） realloc （要改變內存大小的指針名，新的大小）。

//新的大小一定要大於原來的大小，不然的話會導致數據丟失！

//如果newsize大小為0，那麼釋放mem_address指向的內存，並返回NULL。

先判斷當前的指針是否有足夠的連續空間，如果有，擴大mem_address指向的地址，並且將 mem_address返回，如果空間不夠，先按照 newsize 指定的大小分配空間，將原有數據從頭到尾拷貝到新分配的內存區域，而後釋放原來 mem_address 所指內存區域（注意：原來指針是自動釋放，不需要使用free），同時返回新分配的內存區域的首地址。即重新分配存儲器塊的地址。

1、 realloc函數需兩個參數：一個是包含地址的指針（該地址由之前的malloc、calloc或realloc函數返回），另一個是要新分配的內存字節數。

2、 realloc函數分配第二個參數指定的內存量，並把第一個參數指針指向的之前分配的內容複製到新配的內存中，且複製的內容長度等於新舊內存區域中較小的那一個。即新內存大於原內存，則原內存所有內容複製到新內存，如果新內存小於原內存，只複製長度等於新內存空間的內容。

3、realloc函數的第一個參數若為空指針，相當於分配第二個參數指定的新內存空間，此時等價於malloc、calloc或realloc函數。

4、如果是將分配的內存擴大，則有以下3種情況：

1）如果當前內存段後面有需要的內存空間，則直接擴展這段內存空間，realloc將返回原指針。

2）如果當前內存段後面的空閒字節不夠，那麼就使用堆中的第一個能夠滿足這一要求的內存塊，將目前的數據複製到新的位置，並將原來的數據塊釋放掉，返回新的內存塊地址位置。

3）如果申請失敗，將返回NULL，此時，原來的指針仍然有效。

注意事項：

1、第一個參數要麼是空指針，要麼是指向以前分配的內存。如果不指向以前分配的內存或指向已釋放的內存，結果就是不確定的。

2、如果調用成功，不管當前內存段後面的空閒空間是否滿足要求，都會釋放掉原來的指針，重新返回一個指針，雖然返回的指針有可能和原來的指針一樣，即不能再次釋放掉原來的指針。

返回值：如果重新分配成功則返回指向被分配內存的指針，否則返回空指針NULL。

注意：這裡原始內存中的數據還是保持不變的。當內存不再使用時，應使用free等函數將內存塊釋放

#include

int main

{

int i;

int *t;

int*pn = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//這裡只是申請10個int的空間

t = pn;

for (i = 0; i < 10; i ) { //賦值

pn[i] = i;

}

//如果將這裡的數值改大就將有可能出現空閒空間不足，從而申請一塊新內存

pn = (int*)realloc(pn, 20 * sizeof(int)); //多擴充10個int空間加上之前的就是一共20個int

for (i = 10; i < 20; i ) {//再賦值注意從第10個開始的

pn[i] = i;

}

for (i = 0; i < 20; i ) {//輸出

printf("=", pn[i]);

}

printf("\n");

printf("p=%p \nt=%p\n", pn, t);//輸出地址

free(pn);//釋放空間

pn = NULL;//指針指空

return 0;

}

如果申請空間的數值較小，原來申請的動態內存後面還有空餘內存，系統將直接在原內存空間後面擴容

並返回原動態空間基地址；如果申請空間的數值較大，原來申請的空間後面沒有足夠大的空間擴容，

系統將重新申請一塊新的內存，並把原來空間的內容拷貝過去，原來空間OS自動free;如果申請空間的數值非常大，

系統內存申請失敗，返回NULL,原來的內存不會釋放。注意：如果擴容後的內存空間較原空間小，將會出現數據丟失，

如果直接realloc(p, 0);相當於free(p).

使用總結：

（1）realloc失敗的時候，返回NULL

（2）realloc失敗的時候，原來的內存不改變，不會釋放也不會移動

（3）假如原來的內存後面還有足夠多剩餘內存的話，realloc的內存=原來的內存剩餘內存,realloc還是返回原來內存的地址; 假如原來的內存後面沒有足夠多剩餘內存的話，realloc將申請新的內存，然後把原來的內存數據拷貝到新內存裡，原來的內存將被free掉,realloc返回新內存的地址

（4）如果size為0，效果等同於free。這裡需要注意的是只對指針本身進行釋放，例如對二維指針**a，對a調用realloc時只會釋放一維，使用時謹防內存洩露。

（5）傳遞給realloc的指針必須是先前通過malloc,calloc, 或realloc分配的

（6）傳遞給realloc的指針可以為空，等同於malloc。

malloc與free函數

malloc中文叫動態內存分配，用於申請一塊連續的指定大小的內存塊區域以void*類型返回分配的內存區域地址，當無法知道內存具體位置的時候，想要綁定真正的內存空間，就需要用到動態的分配內存，且分配的大小就是程序要求的大小。

函數原型：

void * malloc（size_t size）；

在以前 malloc返回的是char型指針，新的ANSIC標準規定，該函數返回為void型指針，因此必要時要進行類型轉換。

它能向系統申請分配一個長度為num_bytes（或size）個字節的內存塊。

其作用是在內存的動態存儲區中分配一個長度為size的連續空間。當函數申請內存分配成功時，

此函數的返回值是分配區域的起始地址，或者說，此函數是一個指針型函數，返回的指針指向該分配域的開頭位置。

（它返回的是分配得到的內存的首字節地址），如果無法獲得符合要求的內存塊，malloc函數會返回空指針

size為要申請的空間大小，需要我們手動的去計算，如int *p = (int * )malloc(20*sizeof(int)),如果編譯器默認int為4位元組存儲的話，那麼計算結果是80 Byte，一次申請一個80 Byte的連續空間，並將空間基地址強制轉換為int類型，賦值給指針p,此時申請的內存值是不確定的。

malloc函數的實質體現在，它有一個將可用的內存塊連接為一個長長的列表的所謂空閒鍊表的功能。

調用malloc函數時，它沿連接表尋找一個大到足以滿足用戶請求所需要的內存塊。然後，將該內存塊一分為二（一塊的大小與用戶請求的大小相等，另一塊的大小就是剩下的字節）。接下來，將分配給用戶的那塊內存傳給用戶，並將剩下的那塊（如果有的話）返回到連接表上。

調用free函數時，它將用戶釋放的內存塊連接到空閒鏈上。到最後，空閒鏈會被切成很多的小內存片段，如果這時用戶申請一個大的內存片段，那麼空閒鏈上可能沒有可以滿足用戶要求的片段了。

於是，malloc函數請求延時，並開始在空閒鏈上翻箱倒櫃地檢查各內存片段，對它們進行整理，將相鄰的小空閒塊合併成較大的內存塊。如果無法獲得符合要求的內存塊，malloc函數會返回NULL指針（空指針），因此在調用malloc動態申請內存塊時，一定要進行返回值的判斷。

#include

int main(void)

{

int count, *array; /*count是一個計數器，array是一個整型指針，也可以理解為指向一個整型數組的首地址*/

if ((array=(int *) malloc(10 * sizeof(int))) == NULL)//把類型強制轉換為int 申請內存空間 10個int的空間

//一個int大小是sizeof(int)

{

printf("不能成功分配存儲空間。");

exit(1); //強制結束程序

}

for (count = 0; count < 10; count ) { /*給數組賦值*/

array[count] = count;

}

for (count = 0; count < 10; count ) { /*列印數組元素*/

printf("-", array[count]);

}

return 0;

}

free函數：

free是C語言中釋放內存空間的函數，通常與申請內存空間的函數malloc結合使用，可以釋放由 malloc、calloc、realloc 等函數申請的內存空間。

函數原型：

void free(void *ptr);

ptr-- 指針指向一個要釋放內存的內存塊，該內存塊之前是通過調用

malloc、calloc 或 realloc 進行分配內存的。如果傳遞的參數是一個空指針，則不會執行任何動作。

該函數不返回任何值。

上面的例子：

#include

int main(void)

{

int count, *array; /*count是一個計數器，array是一個整型指針，也可以理解為指向一個整型數組的首地址*/

if ((array=(int *) malloc(10 * sizeof(int))) == NULL)//把類型強制轉換為int 申請內存空間 10個int的空間

//一個int大小是sizeof(int)

{

printf("不能成功分配存儲空間。");

exit(1); //強制結束程序

}

for (count = 0; count < 10; count ) { /*給數組賦值*/

array[count] = count;

}

for (count = 0; count < 10; count ) { /*列印數組元素*/

printf("-", array[count]);

}

free(array); //剛剛沒有進行釋放內存

return 0;

}

******free的重要性：*******

靜態內存的數量在編譯時是固定的，在運行期間也不會改變，

自動變量使用的內存數量在程序執行期間自動增加或減少，但是動態內存分配內存的數量只會增加，除非使用free函數進行釋放

它創建了指針array，並調用了malloc函數進行內存分配了（10* 4(int) ）40個字節的內存，假設，如代碼注釋所示，

遺漏了free,當函數結束時，作為自動變量的指針array也會消失，但是它所指向的40個字節的內存卻仍然存在，

由於array指針已被銷毀，所以無法訪問這塊內存，它也不能被重複使用，因為代碼中沒有調用free函數釋放這塊內存，

如果是一個函數，當第二次調用它時，它又創建了array指針，並調用malloc分配40個字節的內存，第一次調用的40個字節的內存已不可用，

所以malloc函數分配了另外的內存，當函數結束時該內存也無法被訪問和再使用，如果循環要進行1000次,那麼每一次的調用都會分配內存，

持續增加，實際上，等不到程序結束，內存早已被耗盡，這類問題被稱為內存洩漏，所以為防止這類問題的發生，

必須要在動態內存分配函數後加上free函數釋放內存。

總結：

malloc 必須要由我們計算字節數，並且在返回後強行轉換為實際類型的指針。另外有一點不能直接看出的區別是，malloc 只管分配內存，並不能對所得的內存進行初始化，所以得到的一片新內存中，其值將是隨機的

一般使用後要使用free(起始地址的指針) 對內存進行釋放，不然內存申請過多會導致內存洩漏會影響計算機的性能，以至於得重啟電腦。如果使用過後不清零，還可以使用該指針對該塊內存進行訪問。

通常，malloc函數要和free函數一起配對使用，free函數的參數是之前mallloc函數返回的地址（指針），該函數釋放之前malloc函數分配的內存，因此，動態內存分配的存儲期是從動態內存分配函數malloc（或其他）到f調用ree函數釋放內存為止，涉嫌malloc和free函數管理著一個內存池。

每次調用malloc分配內存給程序使用，每次調用free函數把內存空間歸還給內存池中，這樣便可以重複使用這些內存，free函數的參數應該是一個指針，指向由malloc函數分配的一塊內存，不能用free函數釋放通過其他方式（如：聲明一個數組），分配的內存，malloc函數和free函數的原型都在stdio.h頭文件中。

作者：Mr_Li_

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