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C 动态分配内存

在本教程中，您将学习使用标准库函数：malloc()，calloc()，free()和realloc()在C语言程序中动态分配内存。

如您所知，数组是固定数量的值的集合。声明数组的大小后，您将无法更改它。

有时，您声明的数组的大小可能不足。要解决此问题，可以在运行时手动分配内存。这在C语言编程中称为动态内存分配。

可以使用标准库函数malloc()，calloc()，realloc()和free()，进行动态分配内存。这些函数在<stdlib.h>头文件中定义。

C malloc()

名称“ malloc”表示内存分配。

malloc()函数保留一个指定字节数的内存块。 并且，它返回一个void指针，可以将其转换为任何形式的指针。

malloc()的语法

ptr = (castType*) malloc(size);

示例

ptr = (float*) malloc(100 * sizeof(float));

上面的语句分配了400字节的内存。因为浮点数的大小是4字节。并且，指针ptr保存分配内存中的第一个字节的地址。

如果无法分配内存，则表达式将产生NULL指针。

C calloc()

名称“ calloc”表示连续分配。

malloc()函数分配内存，并保留未初始化的内存。 而calloc()函数分配内存并将所有位初始化为零。

calloc()的语法

ptr = (castType*)calloc(n, size);

示例：

ptr = (float*) calloc(25, sizeof(float));

上面的语句在内存中为25个float类型的元素分配连续空间。

C free()

使用calloc()或malloc()动态分配的内存不会自己释放。必须显式地使用free()来释放空间。

free()的语法

free(ptr);

该语句释放由ptr指向的内存中分配的空间。

示例1：malloc()和free()

//程序来计算用户输入的n个数字的总和

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

int main()
{
    int n, i, *ptr, sum = 0;

    printf("输入元素数量: ");
    scanf("%d", &n);

    ptr = (int*) malloc(n * sizeof(int));
 
    // 如果无法分配内存
    if(ptr == NULL)                     
    {
        printf("错误！ 内存未分配。");
        exit(0);
    }

    printf("输入元素: ");
    for(i = 0; i < n; ++i)
    {
        scanf("%d", ptr + i);
        sum += *(ptr + i);
    }

    printf("Sum = %d", sum);
  
    //释放内存
    free(ptr);

    return 0;
}

在这里，我们为n个int动态分配了内存。

示例2：calloc()和free()

//程序来计算用户输入的n个数字的总和

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

int main()
{
    int n, i, *ptr, sum = 0;
    printf("输入元素数量: ");
    scanf("%d", &n);

    ptr = (int*) calloc(n, sizeof(int));
    if(ptr == NULL)
    {
        printf("错误！ 内存未分配。");
        exit(0);
    }

    printf("输入元素: ");
    for(i = 0; i < n; ++i)
    {
        scanf("%d", ptr + i);
        sum += *(ptr + i);
    }

    printf("Sum = %d", sum);
    free(ptr);
    return 0;
}

C realloc()

如果动态分配的内存不足或超过所需，可以使用realloc()函数更改以前分配的内存的大小。

realloc()的语法

ptr = realloc(ptr, x);

在这里，ptr被重新分配为新的大小x。

示例3：realloc()

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

int main()
{
    int *ptr, i, n1, n2;
    printf("输入大小: ");
    scanf("%d", &n1);

    ptr = (int*)malloc(n1 * sizeof(int));

    printf("先前分配的内存地址: ");
    for (i = 0; i < n1; ++i)
        printf("%u\n", ptr + i);

    printf("\n输入新的大小: ");
    scanf("%d", &n2);

    //重新分配内存
    ptr = realloc(ptr, n2 * sizeof(int));

    printf("新分配的内存地址: ");
    for (i = 0; i < n2; ++i)
        printf("%u\n", ptr + i);

    free(ptr);

    return 0;
}

运行该程序时，输出为：

输入大小: 3
先前分配的内存地址: 7452312
7452316
7452320

输入新的大小: 5
新分配的内存地址: 7452312
7452316
7452320
7452324
7452328
C 标准库 <assert.h> C 语言指针与函数