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C语言-对malloc的使用与理解

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   

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/* 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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