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浅谈malloc,calloc,realloc函数之间的区别

浅谈malloc,calloc,realloc函数之间的区别

作者: 鹰击司马 | 来源:发表于2018-07-27 15:19 被阅读0次

    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;
    
    }
    

    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;
    
    }
    

    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;
    
    }
    

    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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