15. 《C语言》——【如何动态内存开辟】

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亲爱的读者，大家好！我是一名正在学习编程的高校生。在这个博客里，我将和大家一起探讨编程技巧、分享实用工具，并交流学习心得。希望通过我的博客，你能学到有用的知识，提高自己的技能，成为一名优秀的程序员。如果你有任何疑问或建议，请随时在评论区留言，让我们一起成长进步！现在，让我们开始这场知识之旅吧！

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文章目录

📚前言
📘1. 为什么要动态内存分配❓
📗2. 如何去动态内存开辟❓
- 🔖2.1 malloc
- 🔖2.2 free
- 🔖2.3 calloc
- 🔖2.4 realloc
👋结束语

📚前言

为什么需要动态内存开辟，如何向内存申请空间？接下来，就让我们去探讨吧~

📘1. 为什么要动态内存分配❓

在先前，我们开辟内存的方法无非是在栈区创建一个变量，或者说一个数组。

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 0; //在栈区开辟了4个字节的空间int arr[10] = { 0 }; //在栈区开辟了40个连续字节的空间return 0; 
}

这2种内存开辟，都存在着2种特点：

内存开辟的大小是固定的了。
数组在创建时，必须是指定它的长度，一旦确定大小后不能再进行更改。

为了迎合更高的要求，上述的情况就不能满足了。那么为了解决这一问题，C语言引入了动态内存开辟，这样程序员就可以灵活的去申请和释放空间。

那么接下来就让我们探索如何去动态的向内存开辟。

📗2. 如何去动态内存开辟❓

那么为了实现动态内存的开辟，C语言提供了4个函数，那么接下来，就让我们去学习如何使用这些函数吧~⬇️

🔖2.1 malloc

为了实现动态内存开辟，C语言提供了malloc函数。

函数语法形式：

void* malloc (size_t size);

这个函数能够向内存开辟一块连续可用的空间，并且会返回指向这块内存空间的指针。

如果内存开辟成功，则会返回指向这块开辟好的内存的指针。
如果内存开辟失败，则会返回NULL，所以当我们使用malloc函数时，一定要检查是否开辟成功。
malloc函数的返回类型是void* ，这是因为malloc函数并不知道程序员要开辟内存空间的类型，所以当程序员使用时由自己决定返回类型。
如果size为0，这一行为是标准未定义的，而且也没必要，最终的结果也是编译器决定的。

使用malloc函数需要包含头文件：

#include<stdlib.h>

我们可以使用malloc来开辟下内存空间：


#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{//向内存开辟40个字节int*p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  //使用if语句来判断是否开辟成功，如果失败则提示错误信息以及提前结束if (p == NULL){perror("malloc"); return 1; }//...... return 0; 
}

我们进行调试看看是否开辟成功？

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我们看到已经内存开辟成功了，这些值都是cd，也就是一些随机值。

但是malloc只是这样使用吗，其实并不是，malloc是需要搭配free函数使用的。接下来，就让我们介绍free函数吧~ ⬇️

🔖2.2 free

C语言提供了free函数，那么free函数有什么用❓，我们在前边介绍了malloc函数，是用来向内存申请空间的，那么free函数就是专门用来对动态内存开辟的空间进行释放和回收。
在生活中，我们都知道有借有还，再借不难。那么在内存中也是这个道理。

free函数的原型如下：

void free (void* ptr);

如果参数ptr指向的内存空间不是动态内存开辟的，那么free函数的行为是未定义的。
如果参数ptr是NULL，则函数什么事都不做。

free和malloc所包含的头文件一样。

#include<stdlib.h>

如何与malloc搭配使用❓❓❓

代码如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{//向内存开辟40个字节int*p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  if (p == NULL){perror("malloc"); return 1; }//使用...... //释放内存空间free(p); p = NULL; return 0; 
}

这样free函数就能够释放p所指向的动态内存开辟的内存空间，那么为什么还需要把p置为NULL呢？

是因为，free函数虽然已经释放掉了开辟的内存空间，但是指针p还是指向这一空间，为了避免野指针，所以置为了NULL。

🔖2.3 calloc

动态内存开辟的函数不仅仅是malloc函数，C语言还提供了另一种函数：calloc

calloc函数原型：

void* calloc (size_t num, size_t size);

函数有2个参数，第一个 num 为个数，第二个 size 为字节大小，那么它会开辟程序员所要求的内存空间，并且把空间的每一个字节初始化为0（malloc，值都是cd（随机值））。
当内存开辟成功，返回的是指向该内存的指针；失败时，返回NULL ，所以当我们使用时，也和malloc一样，需要检查。

calloc函数如何向内存申请空间呢？让我们接着往下看⬇️⬇️⬇️

当我需要向内存申请40个字节大小时：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{//calloc向内存申请40个字节空间  int* p  = (int*)calloc(10, sizeof(int)); //判断是否开辟成功if (p == NULL){perror("calloc"); return 1; }//使用..... //释放内存空间free(p); p = NULL;    return 0;
}

结果如何？让我们来调试看看吧~

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我们观察到，calloc函数向内存开辟的40个字节成功，并且每一个字节初始化为0。

calloc函数和malloc函数都是向内存申请空间，既然是申请，那么也需要归还内存空间，一样的都是需要free函数释放把内存还给系统。

🔖2.4 realloc

在前边，我们介绍了malloc函数和calloc函数以及free函数，最后我们介绍realloc函数。

那么我们需要先了解，realloc函数有什么用存在的意义是什么？

其实是为了让动态内存开辟更加的灵活，有时候，我们使用malloc或者calloc申请内存空间时，可能到某一时间段发现空间太大了或者不够用小了。
那么为了对内存空间进行调整，C语言呢就提供了realloc函数，这样我们就可以对内存的大小进行灵活的调整。

realloc函数原型：

void* realloc (void* ptr, size_t size);

ptr是需要调整的内存地址
size是调整后的大小
返回值为调整后的内存起始位置
这个函数调整会在原内存空间的基础上，还会将原来内存中的数据移动到新的内存空间
realloc函数在调整内存空间时，会分为2中情况：
情况1：当原有空间之后有着足够大的空间，那么就会在原有空间的基础上，调整大小。
情况2：当原有空间之后没有足够大的空间，那么会另开辟一块新的空间，并且把原有空间移到新空间，再进行调整，原有空间会被释放

那么如何使用realloc函数开辟内存空间？接着往下看吧~⬇️⬇️⬇️

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{//malloc向内存开辟40个字节int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (p == NULL){perror("malloc");return 1;}//发现不够用，那么使用realloc函数调整内存大小//调整为80个字节int* ptr = (int*)realloc(p, 20 * sizeof(int));  if (ptr != NULL){p = ptr; ptr = NULL;  }else{perror("realloc"); return 1; }//使用..... //释放内存空间free(p);p = NULL;return 0;
}