【c语言学习笔记十三】malloc,calloc,realloc函数之间的区别

内存区域可以分为栈,堆,静态存储区和常量存储区。局部变量,函数形参,临时变量都是在栈上获得内存的,它们获取的方式都是由编译器自动执行的。

C 标准函数库提供了许多函数来实现对堆上内存管理,其中包括:malloc函数,free函数,calloc函数和realloc函数。使用这些函数需要包含头文件stdlib.h

1.malloc函数

malloc函数可以从堆上获得指定字节的内存空间,其函数声明如下:

void * malloc(int n);

其中,形参n为要求分配的字节数。如果函数执行成功,malloc返回获得内存空间的首地址;如果函数执行失败,那么返回值为NULL。由于malloc函数值的类型为void型指针,因此,可以将其值类型转换后赋给任意类型指针,这样就可以通过操作该类型指针来操作从堆上获得的内存空间。

需要注意的是,malloc函数分配得到的内存空间是未初始化的。因此,一般在使用该内存空间时,要调用另一个函数memset来将其初始化为全0。

memset函数的声明如下:

    void * memset (void * p,int c,int n) ;

该函数可以将指定的内存空间按字节单位置为指定的字符c。其中,p为要清零的内存空间的首地址,c为要设定的值,n为被操作的内存空间的字节长度。如果要用memset清0,变量c实参要为0。malloc函数和memset函数的操作语句一般如下:

int * p=NULL;

p=(int *)malloc(sizeof(int));

if(p==NULL)

printf(“Can’t get memory!\n”);

memset(p,0,siezeof(int));

注意:通过malloc函数得到的堆内存必须使用memset函数来初始化。

demo:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

int main()

{

int * p=NULL;

p=(int *)malloc(sizeof(int));

if(NULL==p){

printf(“Can’t get memory!\n”);

return -1;

}

printf(“%d\n”,*p);           //输出分配的空间上的值

memset(p,0,sizeof(int));     //将p指向的空间清0

printf(“%d\n”,*p);           //输出调用memset函数后的结果

*p=2;

printf(“%d\n”,*p);

return 0;

运行结果截图:


2. free函数

从堆上获得的内存空间在程序结束以后,系统不会将其自动释放,需要程序员来自己管理。一个程序结束时,必须保证所有从堆上获得的内存空间已被安全释放,否则,会导致内存泄露。例如上面的demo就会发生内存泄露。
free函数可以实现释放内存的功能。其函数声明为:

void free (void * p);

由于形参为void指针,free函数可以接受任意类型的指针实参。
但是,free函数只是释放指针指向的内容,而该指针仍然指向原来指向的地方,此时,指针为野指针,如果此时操作该指针会导致不可预期的错误。安全做法是:在使用free函数释放指针指向的空间之后,将指针的值置为NULL。因此,对于上面的demo,需要在return语句前加入以下两行语句:

free(p);
p=NULL;

注意:使用malloc函数分配的堆空间在程序结束之前必须释放。


3. calloc函数

calloc函数的功能与malloc函数的功能相似,都是从堆分配内存。其函数声明如下:

void *calloc(int n,int size);

函数返回值为void型指针。如果执行成功,函数从堆上获得size X n的字节空间,并返回该空间的首地址。如果执行失败,函数返回NULL。该函数与malloc函数的一个显著不同时是,calloc函数得到的内存空间是经过初始化的,其内容全为0。calloc函数适合为数组申请空间,可以将size设置为数组元素的空间长度,将n设置为数组的容量。

demo:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define SIZE 5
int main()
{
int * p=NULL;
int i=0;
//为p从堆上分配SIZE个int型空间
p=(int *)calloc(SIZE,sizeof(int));
if(NULL==p){
printf(“Error in calloc.\n”);
return -1;
}
//为p指向的SIZE个int型空间赋值
for(i=0;i<SIZE;i++)
p[i]=i;
//输出各个空间的值
for(i=0;i<SIZE;i++)
printf(“p[%d]=%d\n”,i,p[i]);

free(p);
p=NULL;
return 0;
}

运行结果:

提示:calloc函数的分配的内存也需要自行释放。

4. realloc函数
realloc函数的功能比malloc函数和calloc函数的功能更为丰富,可以实现内存分配和内存释放的功能,其函数声明如下:

void * realloc(void * p,int n);

其中,指针p必须为指向堆内存空间的指针,即由malloc函数、calloc函数或realloc函数分配空间的指针。realloc函数将指针p指向的内存块的大小改变为n字节。如果n小于或等于p之前指向的空间大小,那么。保持原有状态不变。如果n大于原来p之前指向的空间大小,那么,系统将重新为p从堆上分配一块大小为n的内存空间,同时,将原来指向空间的内容依次复制到新的内存空间上,p之前指向的空间被释放。relloc函数分配的空间也是未初始化的。
注意:使用malloc函数,calloc函数和realloc函数分配的内存空间都要使用free函数或指针参数为NULL的realloc函数来释放。

demo:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
int main()
{
int * p=NULL;
p=(int *)malloc(sizeof(int));
*p=3;
printf(“p=%p\n”,p);
printf(“*p=%d\n”,*p);
p=(int *)realloc(p,sizeof(int));
printf(“p=%p\n”,p);
printf(“*p=%d\n”,*p);
p=(int *)realloc(p,3*sizeof(int));
printf(“p=%p\n”,p);
printf(“*p=%d”,*p);
//释放p指向的空间
realloc(p,0);
p=NULL;
return 0;
}

运行结果:

从结果中,你看到了什么?
注意:如果要使用realloc函数分配的内存,必须使用memset函数对其内存初始化。

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