C语言详细分析讲解内存管理malloc realloc free calloc函数的使用

C语言详细分析讲解内存管理函数的使用

1. malloc函数

malloc函数用于在堆上分配指定大小的内存空间，并返回一个指向该内存空间的指针。其函数原型如下：

void* malloc(size_t size);

• size参数表示要分配的内存空间的大小，以字节为单位。
• malloc函数返回一个void*类型的指针，指向分配的内存空间的起始地址。

示例1：使用malloc函数动态分配一个整型数组，并初始化为0。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n = 5;
    int* arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));

    if (arr == NULL) {
        printf(\"内存分配失败\
\");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = 0;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf(\"%d \", arr[i]);
    }

    free(arr);

    return 0;
}

2. realloc函数

realloc函数用于重新分配已经分配的内存空间的大小。其函数原型如下：

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

• ptr参数是一个指向已分配内存空间的指针。
• size参数表示重新分配的内存空间的大小，以字节为单位。
• realloc函数返回一个void*类型的指针，指向重新分配后的内存空间的起始地址。

示例2：使用realloc函数增加动态分配数组的大小。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n = 5;
    int* arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));

    if (arr == NULL) {
        printf(\"内存分配失败\
\");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf(\"%d \", arr[i]);
    }

    printf(\"\
\");

    n = 10;
    arr = (int*)realloc(arr, n * sizeof(int));

    if (arr == NULL) {
        printf(\"内存分配失败\
\");
        return 1;
    }

    for (int i = 5; i < n; i++) {
        arr[i] = i;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf(\"%d \", arr[i]);
    }

    free(arr);

    return 0;
}

3. calloc函数

calloc函数用于在堆上分配指定数量和大小的内存空间，并将分配的内存空间初始化为0。其函数原型如下：

void* calloc(size_t num, size_t size);

• num参数表示要分配的元素的数量。
• size参数表示每个元素的大小，以字节为单位。
• calloc函数返回一个void*类型的指针，指向分配的内存空间的起始地址。

示例3：使用calloc函数动态分配一个字符数组，并初始化为0。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n = 10;
    char* str = (char*)calloc(n, sizeof(char));

    if (str == NULL) {
        printf(\"内存分配失败\
\");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf(\"%c \", str[i]);
    }

    free(str);

    return 0;
}

4. free函数

free函数用于释放之前通过malloc、realloc或calloc函数分配的内存空间。其函数原型如下：

void free(void* ptr);

• ptr参数是一个指向要释放的内存空间的指针。

示例4：使用malloc函数分配内存后，使用free函数释放内存。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int* num = (int*)malloc(sizeof(int));

    if (num == NULL) {
        printf(\"内存分配失败\
\");
        return 1;
    }

    *num = 10;
    printf(\"%d\
\", *num);

    free(num);

    return 0;
}

以上是关于C语言内存管理函数的详细分析和使用示例。在使用这些函数时，需要注意内存分配和释放的正确性，以避免内存泄漏和悬空指针等问题。