使用malloc函数实现C语言内存动态分配

2024-04-01 07:06:32 360SEO ℃

动态内存分配是C语言中的一项基本功能，它允许程序在运行时动态地申请和释放内存空间，而不需要预先知道需要的内存大小。常用的动态内存分配函数有malloc()、calloc()和realloc()。下面介绍它们的详细说明和使用示例。

1、malloc()函数：

malloc()函数是用来在堆上分配指定大小的连续内存空间的。它有以下语法：

void* malloc(size_t size);

其中，size是要分配的内存空间的大小（以字节为单位），返回值是指向分配的内存空间的指针。如果分配失败，则返回NULL。

malloc()函数的使用示例

下面是使用malloc()函数申请内存空间并存储整数值的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    // 使用malloc()函数申请内存空间并存储整数值
    int* numPtr = (int*)malloc(sizeof(int));
    if (numPtr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed using malloc().");
        return 1;
    } else {
        *numPtr = 42; // 给分配的内存空间赋值
        printf("Value of numPtr: %d", *numPtr); // 输出结果为42
        free(numPtr); // 释放内存空间
    }
    return 0;
}

以上示例代码中，malloc()函数首先分配了一个int类型的内存空间，并将其地址赋给了numPtr指针；接着，用*numPtr赋值为42，并输出结果；最后，用free()函数释放了分配的内存空间。

2、calloc()函数：

calloc()函数是用来在堆上分配指定大小的连续内存空间，并将所有字节初始化为零的。它有以下语法：

void* calloc(size_t num, size_t size);

其中，num是要分配的元素数量，size是每个元素的大小（以字节为单位），返回值是指向分配的内存空间的指针。如果分配失败，则返回NULL。

calloc()函数的使用示例

下面是使用calloc()函数申请内存空间并存储整数值数组的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    // 使用calloc()函数申请内存空间并存储整数值数组
    int* numArray = (int*)calloc(5, sizeof(int)); // 分配5个整数大小的连续内存空间，并将所有字节初始化为零
    if (numArray == NULL) {
        printf("Memory allocation failed using calloc().");
        return 1;
    } else {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            numArray[i] = i + 1; // 给数组元素赋值
            printf("Value of numArray[%d]: %d", i, numArray[i]); // 输出数组元素的值
        }
        free(numArray); // 释放内存空间
    }
    return 0;
}

以上示例代码中，calloc()函数首先分配了5个int类型的内存空间，并将它们的值都初始化为零；接着，用循环给数组元素赋值，输出结果后释放内存空间。

3、realloc()函数：

realloc()函数是用来重新分配之前由malloc()或calloc()分配的内存空间的大小的。它有以下语法：

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

其中，ptr是指向之前分配的内存空间的指针，size是新的内存空间大小（以字节为单位），返回值是指向重新分配的内存空间的指针。如果分配失败，则返回NULL。

realloc()函数的使用示例

下面是使用realloc()函数重新分配内存空间并存储字符串的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    // 使用realloc()函数重新分配内存空间并存储字符串
    char* str = (char*)malloc(10 * sizeof(char)); // 初始分配10个字符大小的内存空间
    if (str == NULL) {
        printf("Memory allocation failed using malloc().");
        return 1;
    } else {
        snprintf(str, 10, "Hello, World!"); // 将字符串存储到分配的内存空间中，注意不会超过初始分配的空间大小，因此需要确保字符串长度不超过10个字符+1个空字符('')的位置。
        printf("Value of str: %s", str); // 输出结果为"Hello, World!"
        str = (char*)realloc(str, 20 sizeof(char)); // 重新分配20个字符大小的内存空间，以便容纳更长的字符串（例如"Hello, World! This is a longer string."），如果重新分配失败，则返回NULL。
        if (str == NULL) {
            printf("Memory reallocation failed using realloc().");
            return 1;
        } else {
            snprintf(str, 20, "Hello, World! This is a longer string."); // 将更长的字符串存储到重新分配的内存空间中，注意不会超过新分配的空间大小，因此需要确保字符串长度不超过20个字符+1个空字符('')的位置。
            printf("Value of str: %s", str); // 输出结果为"Hello, World! This is a longer string."
            free(str); // 释放内存空间
        }
    }
    return 0;
}

以上示例代码中，先用malloc()函数分配了10个字符大小的内存空间，并将字符串"Hello, World!"存储到其中；接着，用snprintf()函数将更长的字符串"Hello, World! This is a longer string."存储到重新分配的20个字符大小的内存空间中；最后，用free()函数释放了分配的内存空间。