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C语言-对malloc的使用与理解

2024-08-29 02:03:54   218人阅读

一、malloc函数分析

　　1.函数原型

　　　　void　　* malloc(size_t  size);

　　2.Function(功能)

　　　　Allocates a block of size bytes of memory, returning a pointer to the beginning of the block

　　　　译：在内存中分配 size 个字节的空间，返回一个指向”内存空间开头“的指针（指针类型为void *）。

　　3.Parameters

　　　　size

　　　　　　size of  the memory block,in bytes

　　4.Return Value

　　　　On success, a pointer to the memory block allocated by the function.
　　　　The type of this pointer is always void*, which can be cast to the desired type of data pointer in order to be dereferenceable.
　　　　If the function failed to allocate the requested block of memory, a null pointer is returned.

　　　　译：申请内存成功，返回一个指向”被函数分配的内存空间“的指针。

　　　　　　这个指针的类型是void *(指向任意类型的指针)，它可以被转换为期望类型的数据指针，以便能够解除引用。

　　　　　　如果函数分配被要求的内存空间失败，则返回一个空指针（NULL）

　　5.Example　　　

　　技术分享 
/* malloc example: string generator*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main ()
{
  int i,n;
  char * buffer;

  printf ("How long do you want the string? ");
  scanf ("%d", &i);

  buffer = (char*) malloc (i+1);
  if (buffer==NULL) exit (1);

  for (n=0; n<i; n++)
    buffer[n]=rand()%26+‘a‘;
  buffer[i]=‘\0‘;

  printf ("Random string: %s\n",buffer);
  free (buffer);

  return 0;
}
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 　　6. 注：

　　　　　　1.在#include<stdlib.h>中被定义。

　　　　　　2.malloc是从堆（heap）中分配内存空间，而不是栈（stack）。

　　　　　　3.内存有可能分配失败，所以需要使用下面的检测程序来检测内存是否分配失败。

　　　　　　if(t_array == NULL)
　　　　　　{
     　　　　 printf(Failde to allocate memory block! \n);
　　　　　　　　exit(1);　　//结束程序
　　　　　　}

 

　　　　　　4.内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放

　　　　　　5.malloc 函数返回的是 void * 类型，如果你写成：p = malloc (sizeof(int)); 则程序无法通过编译，报错：“不能将 void* 赋值给 int * 类型变量”。

                   所以必须通过 (int *) 来将强制转换。

　　　　　　6.函数的实参为 sizeof(int) ，用于指明一个整型数据需要的大小。如果你写成：　　　　

　　　　　　　int * p = (int *) malloc(1);

 

　　　　　　　　也能通过编译，但事实上只分配了1个字节大小的内存空间，当你往里头存入一个整数，就会有3个字节无家可归，而直接“住进邻居家”！

　　　　　　　造成的结果是后面的内存中原有数据内容全部被清空。

　　　　　　7.malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。

 

二、使用malloc申请动态内存空间的两种情况：

　　1. 大容量内存需求

　　　　一般需要的内存空间超过0.5M的时候时，要使用malloc来申请内存空间。可以这样理解，因为内存过大，不好管理内存，此时就需要用malloc来管理，而不是IDE。

　　2.不确定内存需求

　　　　当我们需要的内存空间不确定大小的情况下，为了不浪费内存空间，就要用到malloc函数。可以这样理解，如果说静态的内存空间是一个铁盒子的话，那动态内存空间就是一个可收缩的袋子，它的容量可以根据你所装物体的体积不同而改变。而使用静态内存，要么就是申请的内存空间过大，造成浪费，要么就是申请的内存空间不够用，程序异常报错。

　　

三、如何正确使用malloc函数进行动态分配

　　1.申请一维数组

　　　　一维数组的数组名可以看成数组起始元素的首地址，因此我定义一个int *t_array的指针，分配n个大小的int型空间，写法如下：

　　　　　　int *　t_array;　　//定义一维整型指针数组

　　　　　　t_array = (int *)malloc( sizeof(int) * n );　　//分配4*n个字节的内存空间

　　　　　　if(t_array == NULL)

　　　　　　{

　　　　　　　　　printf("Failed to allocate memory block! \n");

　　　　　　　　　exit(1);

　　　　　　}

　　　　　　//具体代码

　　　　　　free(t_array);　　//内存空间不再用时，释放内存空间

　　

　　2.申请二维空间

　　　　二维数组的数组名是其所有一维数组的首地址，因为二维数组的数组名是指针的指针，因为我定义一个row行column列的二维数组，写法如下：

　　　　　　int ** t_array;　　//定义二维整型指针数组

　　　　　　int row;　　//行序号

　　　　　　int column;　//列序号

　　　　　　int i;

　　　　　　scanf("%d %d", row,column);　　//输入行数，列数

　　　　　　t_array = (int **)malloc( sizeof(int *) * row);　　//分配所有行的首地址 (分配的是行指针单元，每个单元的大小为 sizeof(int *) )

　　　　　　for(i=0;i<row;i++)

　　　　　　　　t_array[i] = (int *)malloc(sizeof(int) * column );  //再分配column个整数单元，上面的row个行指针指向这column个整数单元首地址　　　　　　　

 　　　　　　　//具体代码

　　　　　　

　　　　　　  if(t_array == NULL)　　//检验是否成功分配内存
　　　　　　　{
　　　　　　　　printf("Failed to allocate memory block! \n");
　　　　　　　　exit(1);
　　　　　　　}

　　　　　　　for(i=0;i<row;i++)　　//检验是否成功分配内存
　　　　　　　{
　　　　　　　　if(t_array[i] == NULL)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　printf("Failed to allocate memory block! \n");
　　　　　　　　　　exit(1);
　　　　　　　　}
　　　　　　　}

　　　　　　for(i=0;i<row;i++)
　　　　　　　　free(t_array[i]);
　　　　　　free(t_array)

　　总结：malloc()函数其实就在内存中找一片指定大小的空间，然后将这个空间的首地址范围给一个指针变量，这里的指针变量可以是一个单独的指针，也可以是一个数组的首地址，这要看malloc()函数中参数size的具体内容。我们这里malloc分配的内存空间在逻辑上连续的，而在物理上可以连续也可以不连续。对于我们程序员来说，我们关注的是逻辑上的连续，因为操作系统会帮我们安排内存分配，所以我们使用起来就可以当做是连续的。

 

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