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C语言中如何实现动态内存分配

article 2024/12/25 2:25:34

在C语言中，动态内存分配是通过标准库中的malloc、calloc和free函数实现的。这些函数允许程序在运行时请求内存，从而提供灵活性，尤其是在不知道所需内存大小的情况下。下面是对这三个函数的详细解释和使用示例。

1. `malloc`

malloc（memory allocation）函数用于分配指定字节数的未初始化内存。它的原型如下：

void* malloc(size_t size);

参数：size是要分配的字节数。
返回值：如果成功，返回指向分配内存的指针；如果失败，返回NULL。

示例：

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

int main() {
    int *arr;
    int n = 5;

    // 动态分配一个可以存储5个整数的数组
    arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i + 1;
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    // 释放分配的内存
    free(arr);
    return 0;
}

2. `calloc`

calloc（contiguous allocation）函数用于分配内存并初始化为零。它的原型如下：

void* calloc(size_t num, size_t size);

参数：
- num：要分配的元素数量。
- size：每个元素的字节大小。
返回值：如果成功，返回指向分配内存的指针；如果失败，返回NULL。

示例：

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

int main() {
    int *arr;
    int n = 5;

    // 动态分配一个可以存储5个整数的数组
    arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i + 1;
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    // 释放分配的内存
    free(arr);
    return 0;
}

3. `free`

free函数用于释放之前分配的内存。它的原型如下：

void free(void* ptr);

参数：ptr是指向要释放内存的指针。
作用：释放动态分配的内存，避免内存泄漏。

示例：

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

int main() {
    int *arr;
    int n = 5;

    // 分配内存
    arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i + 1;
    }

    // 释放内存
    free(arr);
    arr = NULL;  // 避免悬空指针
    return 0;
}