了解malloc的常见用法

一、malloc函数的介绍和用法

malloc函数是C语言中的一种动态内存分配函数，它的声明在stdlib.h中，函数原型如下：

void* malloc(size_t size);

其中size为申请内存的大小，返回值是指向void类型的指针，指向申请的内存起始地址。

使用malloc函数申请内存可以用于需要动态分配内存的程序，比如链表、数组等等。

二、malloc函数的基本使用

下面是一个简单的基于C语言的malloc函数使用示例：

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

int main() {
    int *ptr;
    int num, i;
    
    printf("请输入要申请的整数个数：");
    scanf("%d", &num);
    
    ptr = (int*) malloc(num * sizeof(int)); // 用malloc申请一段内存空间，大小为num个整数
    if (ptr == NULL)  // 如果申请失败，输出提示信息
    {
        printf("Memory allocation failed.\n");
        exit(1);
    }
    
    printf("请输入%d个整数：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输入num个整数
    {
        scanf("%d", ptr + i);
    }
    
    printf("你输入的%d个整数是：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输出num个整数
    {
        printf("%d ", *(ptr + i));
    }
    
    free(ptr);  // 释放内存空间
    
    return 0;
}

该实例中为了在内存中存储num个整数，使用了malloc函数，成功申请内存后，将返回一个指向int类型的指针，在使用过程中需要注意：

• 及时释放内存空间，避免内存泄漏
• 必要时判断申请内存的指针是否为空，以避免程序崩溃

三、calloc函数和realloc函数

malloc是C语言中常用的内存分配函数，但实际上C语言还有其他两个常用的动态内存分配函数：calloc函数和realloc函数。

与malloc函数不同，calloc函数在分配内存时回把分配的内存空间清零。下面是一个基于C语言的calloc函数使用示例：

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

int main() {
    int *ptr;
    int num, i;
    
    printf("请输入要申请的整数个数：");
    scanf("%d", &num);
    
    ptr = (int*) calloc(num, sizeof(int));  // 用calloc申请一段内存空间，大小为num个整数
    if (ptr == NULL)  // 如果申请失败，输出提示信息
    {
        printf("Memory allocation failed.\n");
        exit(1);
    }
    
    printf("请输入%d个整数：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输入num个整数
    {
        scanf("%d", ptr + i);
    }
    
    printf("你输入的%d个整数是：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输出num个整数
    {
        printf("%d ", *(ptr + i));
    }
    
    free(ptr);  // 释放内存空间
    
    return 0;
}

calloc与malloc实际上用法是类似的，不过可以看到，calloc的第一个参数n表示要申请的内存块数，而不是malloc的样板参数。第二个参数size是内存块的大小，返回值是一个指向void类型的指针。

realloc函数的作用是重新分配内存空间，即在原内存空间扩展或收缩一定的空间，下面是一个基于C语言的realloc函数使用示例：

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

int main() {
    int *ptr;
    int num, i;
    
    printf("请输入要申请的整数个数：");
    scanf("%d", &num);
    
    ptr = (int*) malloc(num * sizeof(int)); // 用malloc申请一段内存空间，大小为num个整数
    if (ptr == NULL)  // 如果申请失败，输出提示信息
    {
        printf("Memory allocation failed.\n");
        exit(1);
    }
    
    printf("请输入%d个整数：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输入num个整数
    {
        scanf("%d", ptr + i);
    }
    
    printf("你输入的%d个整数是：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输出num个整数
    {
        printf("%d ", *(ptr + i));
    }
    
    printf("\n请输入新的整数个数：");
    scanf("%d", &num);
    
    ptr = (int*) realloc(ptr, num * sizeof(int)); // 重新申请内存空间
    if (ptr == NULL)  // 如果申请失败，输出提示信息
    {
        printf("Memory allocation failed.\n");
        exit(1);
    }
    
    printf("请输入%d个整数：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输入num个整数
    {
        scanf("%d", ptr + i);
    }
    
    printf("你输入的%d个整数是：\n", num);
    for (i = 0; i < num; i++)   // 输出num个整数
    {
        printf("%d ", *(ptr + i));
    }
    
    free(ptr);  // 释放内存空间
    
    return 0;
}

可以看到，在使用realloc函数时，需要传入原内存空间的指针和新的内存空间大小（即分配的字节数），如果操作成功，那么该函数会返回新的指针值，指向从原始内存中复制过来的数据，原始内存将被释放，以避免内存泄漏。

四、动态内存分配的优缺点

使用动态内存分配功能的优点：

• 可以更加灵活地管理内存，在程序的运行过程中只有需要内存时才会得到申请，在不需要时及时释放。
• 可以节省程序的内存空间，增强程序的可读性和可维护性。

使用动态内存分配功能的缺点：

• 相较于静态内存分配，需要更多的计算机处理时间。
• 应用程序必须负责释放所使用的动态内存，否则会导致内存泄漏。
• 动态内存分配过多会导致内存碎片问题。