C語言：3分鐘看懂 malloc

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初識 動態記憶體分配 ［C語言必知必會］

動態記憶體分配的引入

初學陣列的時候，有一個問題經常困擾著我，就是：我們可不可以

自己在程式裡定義一個數組的大小

而不是在函式開頭先宣告一個很大的陣列，然後僅僅使用它的一小部分？

請看下面的程式：

我們需要一個大小為 N （ N < 1000）的陣列，我們通常這麼寫：

intmain（void）{

int arr［1000］ = { 0 }；

int N = 0；

int i = 0；

printf（“請輸入陣列的大小\n”）；

scanf（“%d”， &N）；

printf（“請輸入%d個數\n”， N）；

for （i = 0； i < N； i++）

scanf（“%d”， &arr［i］）；

return0；

}

每次這麼寫我都覺得自己在繞遠路，為什麼就不能直接把輸入的變數 N 當作陣列的大小直接使用？

比如這樣：

arr［N］

，但是很遺憾，每次編譯器都把你扼殺在程式編譯之前！

C99才可以用變數做陣列定義的大小

並且可以在程式中隨時宣告變數。（C99前我們需要在函式的最前面的區域對所有變數進行宣告）

如果我不想用上面那種笨笨的辦法，又沒有支援C99的編譯器，我該怎麼辦？

可以這麼做：

int* arr = （int*）malloc（sizeof（int） * N）

sizeof（int）

代表陣列中每個元素的型別

N

代表陣列的元素個數

所以malloc的意義是向 堆區 要了一塊

sizeof（int） * N

這麼大的空間

malloc 與 free ——好哥倆

malloc

標頭檔案

：

stdlib

原型

：

void* malloc（size_t size）

所以需要根據實際你需要的型別對其強制型別轉換

返回值

：

成功時，返回指向新分配記憶體的指標。為避免記憶體洩漏，必須用 free（） 或 realloc（） 解分配返回的指標。

失敗時，返回空指標（NULL）

引數

：size - 要分配的位元組數

定義

分配 size 位元組的未初始化記憶體。

若分配成功，則返回為任何擁有基礎對齊的物件型別對齊的指標。

若 size 為零，則 malloc 的行為是實現定義的。例如可返回空指標。亦可返回非空指標；但不應當解引用這種指標，而且應將它傳遞給 free 以避免記憶體洩漏。

更多關於malloc

https：//zh。cppreference。com/w/c/memory/malloc

free

標頭檔案

：

stdlib

原型

：

void free（ void* ptr ）；

引數

：指向要解分配的記憶體的指標

返回值

：無

此函式接收空指標（並對其不處理）以減少特例的數量。不管分配成功與否，分配函式返回的指標都能傳遞給 free()

這是什麼意思？意思就是malloc與free成對出現，不要忘記寫free哦。

定義：

解分配之前由 malloc（） 、 calloc（） 、 aligned_alloc （C11 起） 或 realloc（） 分配的空間。

若 ptr 為空指標，則函式不進行操作

。［1］

若 ptr 的值 不等於之前從 malloc() 、 calloc() 、 realloc() 或 aligned_alloc() (C11 起) 返回的值

［2］，則行為未定義。

若 ptr 所指代的記憶體區域已經被解分配[3]

，則行為未定義，即是說已經以ptr 為引數呼叫 free（） 或 realloc（） ，而且沒有後繼的 malloc（） 、 calloc（） 或 realloc（） 呼叫以 ptr 為結果。

若在 free() 返回後透過指標 ptr 訪問記憶體[4]

，則行為未定義（除非另一個分配函式恰好返回等於 ptr 的值）。

更多關於free

https：//zh。cppreference。com/w/c/memory/free

free()

：將申請來的空間的

首地址

還給“系統”，只要申請到了空間就

一定要歸還

畢竟有借有還，再借不難嘛

解讀 free

註釋1：釋放空指標有何意義？

我們在宣告一個指標時，一般把它初始化為0，也就是NULL。

這樣做的好處是，如果我們在後面的程式中沒有讓這個指標指向一塊具體的空間，這個指標不會是野指標，方便我們用來判斷。比如

if（p ！= NULL）

我們還知道，當malloc失敗時返回的是 NULL

所以我們一開始寫上free是好習慣，因為我們不知道我們會不會用到我們宣告的指標，也不知道malloc能不能成功

這時候，free空指標就是有意義的了

註釋2：molloc申請到的指標 與 free要釋放的指標保持一致

#include

intmain（）{

int* p；

p = （int*）malloc（100 * 1024）；

p++； //改變了 p 的首地址；

free（p）；//free 沒有得到 malloc時 分配給p的首地址，程式崩潰

return0；

}

註釋3：free釋放空間後，被釋放的指標成為野指標，不能直接使用它

#include

intmain（）{

int* p；

p = （int*）malloc（100 * 1024）；

p++；

free（p）；

p++；//free 釋放後 p 成為了野指標，程式崩潰

return0；

}

註釋4：不能多次釋放同一次malloc申請的地址

#include

intmain（）{

int* p；

p = （int*）malloc（100 * 1024）；

p++；

free（p）；

free（p）；

return0；

}

現在我們就可以改進我們上面的程式啦！

#include

intmain（void）{

int i = 0；

int N = 0；

int* arr；

printf（“請輸入陣列的大小\n”）；

scanf（“%d”， &N）；

arr = （int*）malloc（sizeof（int） * N）；

printf（“請輸入%d個數\n”， N）；

for （i = 0； i < N； i++）

scanf（“%d”， &arr［i］）；

free（arr）；

return0；

}

什麼？不是改進嗎？怎麼行數反而變多了？

測測你能給系統分配多大空間？

#include

intmain（void）{

void* p；

int i = 0；

//每次申請100M，失敗返回空指標0，退出迴圈

while （（p = malloc（1024 * 1024 * 100）））

i++；

printf（“最多分配%d00M記憶體”， i）；

return0；

}

如果忘記了free？

我們一次程式中可以申請的記憶體是有限的。

如果你只是平時寫簡單的程式，寫完就關閉，退出去了，這時忘記了free的話，不會對任何人造成影響，因為作業系統有清除曾使用的記憶體的機制

但是如果是一個持續執行的伺服器呢？堆區中所有的空間都被你申請了呢？

free的常見問題

申請了沒有free -> 長時間執行記憶體逐漸下降

free 後再free

地址變更後，直接去free

小測試：

1。對於以下的程式碼段，正確的說法是：

char *p；

while（1）{

p = malloc（1）；

*p = 0；

}

A：最終程式會因為沒有空間了而退出

B：最終程式會因為向0地址寫入而退出

C：程式會一直執行下去

D：程式不能被編譯

2。對於以下程式碼段：

int a［］ = {1， 2， 3， 4， 5}；

int *p = a；

int *q = &a［5］；

printf（“%d”，q-p）；

當

sizeof（int） = 4

時，以下說法正確的是：

A：因為第三行的錯誤不能編譯

B：因為第三行的的錯誤執行時崩潰

C：輸出5

D：輸出20

3。使用malloc就可以做出執行時可以隨時改變大小的陣列

A：√

B：

後臺回覆：

2020 0204

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