C语言——内存管理（calloc、malloc、realloc、free）

 1. 有关函数

<stdlib.h> 头文件中定义了calloc、malloc、realloc、free等有关内存分配相关的函数。

序号	函数的描述
1	void *calloc(int num, int size); 在内存中动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间，并将每一个字节都初始化为 0。所以它的结果是分配了 num*size 个字节长度的内存空间，并且每个字节的值都是0。
2	void free(void *address); 该函数释放 address 所指向的内存块,释放的是动态分配的内存空间。
3	void *malloc(int num); 在堆区分配一块指定大小的内存空间，用来存放数据。这块内存空间在函数执行完成后不会被初始化，它们的值是未知的。
4	void *realloc(void *address, int newsize); 该函数重新分配内存，把内存扩展到 newsize。

【注】：void * 类型表示未确定类型的指针。C、C++ 规定 void * 类型可以通过类型转换强制转换为任何其它类型的指针。

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2. 动态分配内存

编程时，如果预先知道数组的大小，则定义数组时就比较容易。例如，一个存储人名的数组，它最多容纳50个字符，所以您可以定义数组，如下所示：

char name[50];

但是，如果您预先不知道需要存储的文本长度，则我们需要定义一个指针，该指针指向未定义所需内存大小的字符，后续再根据需求来分配内存，如下所示：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[30];
   char *intro;
 
   strcpy(name, "Chao Chao");
 
   /* 动态分配内存 */
   intro= (char *)malloc( 200 * sizeof(char) );
   if( intro== NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( intro, "Chao Chao is a handsome boy!");
   }
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("intro: %s\n", intro);

   return 0;
}

上面程序中，malloc 可替换为 calloc ，用法：

calloc(200, sizeof(char));

当动态分配内存时，我们有完全控制权，可以传递任何大小的值。而那些预先定义了大小的数组，一旦定义则无法改变大小。

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3. 重新调整内存的大小和释放内存

当程序退出时，操作系统会自动释放所有分配给程序的内存，但是，建议您在不需要内存时，都应该调用函数 free() 来释放内存。

或者，您可以通过调用函数 realloc() 来增加或减少已分配的内存块的大小。让我们使用 realloc() 和 free() 函数，再次查看上面的实例：

(1) 内存不足时

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[100];
   char *intro;
 
   strcpy(name, "Chao Chao");
 
   /* 动态分配内存 */
   intro = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( intro == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "allocate memory Error1!\n");
   }
   else
   {
      strcpy( intro, "Chao Chao is a handsome boy!");
   }

   strcat( intro, " I'm kiding!");
   
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("intro: %s\n", intro );
 
   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(intro);

   return 0;
}

 (2) 在分配内存时

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[50];
   char *intro;
 
   strcpy(name, "Chao Chao");
 
   /* 动态分配内存 */
   intro = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( intro == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "allocate memory Error1!\n");
   }
   else
   {
      strcpy( intro, "Chao Chao is a handsome boy!");
   }

      /* 重新分配内存 */
   intro = (char *)realloc( intro, 50 * sizeof(char) );
   if( intro == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "allocate memory Error1!\n");
   }
   else
   {
      strcat( intro, " I'm kiding!");
   }
   
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("intro: %s\n", intro );
 
   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(intro);

   return 0;
}