C语言的动态内存如何分配

发布时间:2022-06-14 16:46:19 作者:iii
来源:亿速云 阅读:147

今天小编给大家分享一下C语言的动态内存如何分配的相关知识点,内容详细,逻辑清晰,相信大部分人都还太了解这方面的知识,所以分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后有所收获,下面我们一起来了解一下吧。

动态内存分配的定义

首先我们要搞清楚什么是动态内存的分配

平常我们定义的数组,都是在栈区分配的空间,都是分配的空间都是固定的大小

这种分配固定大小的内存分配方法称之为静态内存分配

与静态内存相对的,就是可以控制内存的分配的动态内存分配

注意:这里动态内存分配的空间是在堆区申请的,不是在栈区申请的

这里要讲一下什么是栈区,什么是堆区

内存的空间并不是都是一样的,在学习C语言时,提到的区域大致上分为栈区,堆区,和静态区。就比如说在一个车间一样,不同的区域做着不同的事,就有不同的功能,但是这些不同的功能又不是毫不相关的,他们彼此联系,相互构成整个内存空间.

C语言的动态内存如何分配

动态内存的优势

<1>  可以控制内存的大小

在很多时候,我们申请的空间是未知的

就比如说通讯录,在刚刚开始用的时候很小的空间就足够了,但是在未来你不知道你需要存下多少个号码,这时候就存在一个问题,你定的空间需要多少个字节,当申请的太少,就会出现存不下去的情况,如果存的空间过大,有会造成一定的浪费。 

在动态内存分配就可以避免这个问题,你可以运用 reallac 控制大小,当内存达到申请的空间时,就会主动扩容,也就是再次向内存申请空间。

<2> 可以多次利用这部分空间

静态内存分配利用的空间,整个程序结束才会释放给系统

而动态内存分配的空间,只能在函数运行结束后由系统自动释放,需要用户主动去释放,可以通过利用完(就比如说打印元素,打印完),用户再通过 free函数释放 这块申请的空间,当再次用动态内存申请空间时,就可以再次利用这块空间,这样也能在一定程度上,可以节省一定的空间。

<3>不占用栈区的内存

假设栈区定义了变量

而每个变量分配内存时,之间又有一定的间隙

当定义的变量足够多时,空隙也会很多

这时候向系统申请一个比较大且连续的空间时,虽然有足够的空间,但是缺少了连续的空间

就无法申请到这部分空间

所以动态内存在堆区申请,就完全不必担心栈区的空间不够的问题

说到这里,你是不是有一个疑惑,为什么空间的内存存在栈区和堆区之分 

如果感兴趣,可以参考这个回答&mdash;&mdash;为什么存在栈区堆区

malloc calloc realloc和free函数的介绍

在动态内存的分配中,离不开malloc与calloc,这两个函数都是向内存申请空间

 
                          calloc
头文件               #include <stdlib.h> 
格式                   void *calloc(size_t num, size_t size);
功能                   为num个大小为size字节的对象分配存储空间,该空间内的所有位都会初始化为。
返回值                若分配成功,则返回一个指向已分配的空间开头的指针;若分配失败,则返回空指针

这两个函数都是向系统申请动态内存空间,他们的头文件,返回值和功能大致都是相同的

不同的是calloc函数开辟的空间,就会将空间的内容全部初始话为零

而,malloc函数向系统申请的空间,空间的值都是随机的

                realloc

头文件     #include <stdlib.h>
格式         void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);
功能         先判断当前的指针是否有足够的连续空间,如果有,扩大mem_address指向的地址,并且将                            mem_address返回,如果空间不够,先按照newsize指定的大小分配空间,将原有数据从头到尾拷贝                  到新分配的内存区域,而后释放原来mem_address所指内存区域(注意:原来指针是自动释放,不                    需要使用free),同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。
返回值      如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针,否则返回空指针NULL。

动态空间的申请与释放

讲完动态内存申请的相关函数,那具体的代码实现是什么呢

<1>    double *x;

<2>    x=calloc(1,sizeof(double))或者x=malloc(sizeof(double));

<3>    free;

C语言的动态内存如何分配

 下面动态分配的内存赋值并显示

为单个对象分配空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//动态内存的赋值与显示
{
	int* a;
	a = malloc(sizeof(int));    //分配动态内存
	if (a == NULL)              //是否成功分配了储存空间,否则返回分配失败
		printf("分配失败");
	else
	{
		*a = 20;
		printf("*a=%d\n", *a);
		free(a);                //释放
	}
	return 0;
}

为数组分配空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//动态内存的赋值与显示
{
	int n = 0;  int* a; int i = 0;
	printf("输入分配空间元素的个数:>");
	scanf_s("%d", &n);
	a =(int *) calloc(n,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失败");
	else
	{
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a+i));
		}
		free(a);
	}
	return 0;
}

这里其实没有“为数组开辟的空间”这一说

因为动态申请的空间都是一个一个的“

不难发现,calloc与malloc的差别并不大,只有第一个参数不同

在这两行代码中,存在着一个小细节 

a = malloc(sizeof(int));

a =(int *) calloc(n,sizeof(int));

这两者的差别不仅仅是函数的不同,其中后者有强制类型转换,而前者没有

实际上在C语言的标准上,有无强制类型转换都是行得通的(当然在c++必须将强制类型转换)

因为无论是calloc还是malloc,他们的返回值都是void* ,这里的void*实际上可以转换为int*类型或者其他类型,换句话说,就是返回的指针是兼容所有类型的万能指针。

即指向void型的指针可以指向任意类型的对象,是一种特殊类型的指针。

指向void型的指针的值可以赋给指向任意类型的指针,反之亦可。

改变申请的动态内存(realloc的使用)

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
	int* a; int i = 0;
	a=(int *)calloc(10,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失败");
     //使用
	else
	{
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a + i));
		}
	//需要扩容
		int* ret = realloc(a, 80);
		if (ret != NULL)
		{
			a = ret;
		}
		free(a);
        a=NULL;
	}
}

扩容不能直接就a=realloc(a, 80),需要中间引一个中间变量*ret

扩容可能有三种情况

情况一(在a的地址处,有空余的空间来扩容)

C语言的动态内存如何分配

情况二 (在a的地址处,没有空余的空间来扩容,但是有其他的空间可存储扩容后的空间)

C语言的动态内存如何分配

 情况三(reallo调整空间失败)

C语言的动态内存如何分配

在这三种情况中,第一种的地址不变

第二种会在一个新的地方申请足够大的地方,此时的地址不在是a原先的地址

第三种就扩容失败,就会导致扩容前申请的空间,也发生了改变,所以不能直接用a来重新赋值。

以上就是“C语言的动态内存如何分配”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家阅读完这篇文章都有很大的收获,小编每天都会为大家更新不同的知识,如果还想学习更多的知识,请关注亿速云行业资讯频道。

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  1. 如何理解C语言中的动态内存分配
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