C语言动态内存的分配实例详解

目录

• 前言
• 动态内存分配的定义
• 动态内存的优势
• <1>  可以控制内存的大小
• <2> 可以多次利用这部分空间
• <3>不占用栈区的内存
• malloc calloc realloc和free函数的介绍
• 动态空间的申请与释放
• 为单个对象分配空间
•  为数组分配空间
• 改变申请的动态内存（realloc的使用）
• 扩容可能有三种情况
• 总结

前言

给数组分配多大的空间？

你是否和初学C时的我一样，有过这样的疑问。

这一期博客就来聊一聊动态内存的分配

读完这篇文章，你可能对内存的分配有一个更好的理解

动态内存分配的定义

首先我们要搞清楚什么是动态内存的分配

平常我们定义的数组，都是在栈区分配的空间，都是分配的空间都是固定的大小

这种分配固定大小的内存分配方法称之为静态内存分配

与静态内存相对的，就是可以控制内存的分配的动态内存分配

注意：这里动态内存分配的空间是在堆区申请的，不是在栈区申请的

这里要讲一下什么是栈区，什么是堆区

内存的空间并不是都是一样的，在学习C语言时，提到的区域大致上分为栈区，堆区，和静态区。就比如说在一个车间一样，不同的区域做着不同的事，就有不同的功能，但是这些不同的功能又不是毫不相关的，他们彼此联系，相互构成整个内存空间.

动态内存的优势

<1>  可以控制内存的大小

在很多时候，我们申请的空间是未知的

就比如说通讯录，在刚刚开始用的时候很小的空间就足够了，但是在未来你不知道你需要存下多少个号码，这时候就存在一个问题，你定的空间需要多少个字节，当申请的太少，就会出现存不下去的情况，如果存的空间过大，有会造成一定的浪费。

在动态内存分配就可以避免这个问题，你可以运用 reallac 控制大小，当内存达到申请的空间时，就会主动扩容，也就是再次向内存申请空间。

<2> 可以多次利用这部分空间

静态内存分配利用的空间，整个程序结束才会释放给系统

而动态内存分配的空间，只能在函数运行结束后由系统自动释放，需要用户主动去释放，可以通过利用完(就比如说打印元素，打印完)，用户再通过 free函数释放 这块申请的空间，当再次用动态内存申请空间时，就可以再次利用这块空间，这样也能在一定程度上，可以节省一定的空间。

<3>不占用栈区的内存

假设栈区定义了变量

而每个变量分配内存时，之间又有一定的间隙

当定义的变量足够多时，空隙也会很多

这时候向系统申请一个比较大且连续的空间时，虽然有足够的空间，但是缺少了连续的空间

就无法申请到这部分空间

所以动态内存在堆区申请，就完全不必担心栈区的空间不够的问题

说到这里，你是不是有一个疑惑，为什么空间的内存存在栈区和堆区之分

如果感兴趣，可以参考这个回答——为什么存在栈区堆区

malloc calloc realloc和free函数的介绍

在动态内存的分配中，离不开malloc与calloc，这两个函数都是向内存申请空间

这两个函数都是向系统申请动态内存空间，他们的头文件，返回值和功能大致都是相同的

不同的是calloc函数开辟的空间，就会将空间的内容全部初始话为零

而，malloc函数向系统申请的空间，空间的值都是随机的

动态空间的申请与释放

讲完动态内存申请的相关函数，那具体的代码实现是什么呢

<1>    double *x；

<2>    x=calloc(1，sizeof(double))或者x=malloc(sizeof(double));

<3>    free;

下面动态分配的内存赋值并显示

为单个对象分配空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//动态内存的赋值与显示
{
	int* a;
	a = malloc(sizeof(int));    //分配动态内存
	if (a == NULL)              //是否成功分配了储存空间，否则返回分配失败
		printf("分配失败");
	else
	{
		*a = 20;
		printf("*a=%d\n", *a);
		free(a);                //释放
	}
	return 0;
}

 为数组分配空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//动态内存的赋值与显示
{
	int n = 0;  int* a; int i = 0;
	printf("输入分配空间元素的个数:>");
	scanf_s("%d", &n);
	a =(int *) calloc(n,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失败");
	else
	{
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a+i));
		}
		free(a);
	}
	return 0;
}

这里其实没有“为数组开辟的空间”这一说

因为动态申请的空间都是一个一个的“块”

不难发现，calloc与malloc的差别并不大，只有第一个参数不同

在这两行代码中，存在着一个小细节

a = malloc(sizeof(int));

a =(int *) calloc(n,sizeof(int));

这两者的差别不仅仅是函数的不同，其中后者有强制类型转换，而前者没有

实际上在C语言的标准上，有无强制类型转换都是行得通的（当然在c++必须将强制类型转换）

因为无论是calloc还是malloc，他们的返回值都是void* ，这里的void*实际上可以转换为int*类型或者其他类型，换句话说，就是返回的指针是兼容所有类型的万能指针。

即指向void型的指针可以指向任意类型的对象，是一种特殊类型的指针。

指向void型的指针的值可以赋给指向任意类型的指针，反之亦可。

改变申请的动态内存（realloc的使用）

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
	int* a; int i = 0;
	a=(int *)calloc(10,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失败");
     //使用
	else
	{
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a + i));
		}
	//需要扩容
		int* ret = realloc(a, 80);
		if (ret != NULL)
		{
			a = ret;
		}
		free(a);
        a=NULL；
	}
}

扩容不能直接就a=realloc(a, 80)，需要中间引一个中间变量*ret

扩容可能有三种情况

情况一（在a的地址处，有空余的空间来扩容）

情况二 （在a的地址处，没有空余的空间来扩容，但是有其他的空间可存储扩容后的空间）

情况三（reallo调整空间失败）

 在这三种情况中，第一种的地址不变

第二种会在一个新的地方申请足够大的地方，此时的地址不在是a原先的地址

第三种就扩容失败，就会导致扩容前申请的空间，也发生了改变，所以不能直接用a来重新赋值，

总结

到此这篇关于C语言动态内存分配的文章就介绍到这了,更多相关C语言动态内存分配内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！