C语言内存动态分配与释放

一、内存分配

对于内存的分配，主要采用的是标记法。

分配方法有两种，一种是静态分配，也就是在程序编译的时候，就完成了对内存的分配。例如当一个数组在声明时，指定长度之后，它所需要的内存在编译时就会被分配。

另一种方法是动态分配，动态分配是指程序在运行时为它分配内存。

分配内存的时候，对于已分配的内存，操作系统会给一个标记，未分配的内存，操作系统也会有一个标记，操作系统辨别内存是否可以使用就是通过标记判断，当内存释放的时候，就会修改标记。

二、动态分配

C函数库关于内存的动态分配和释放提供了四个函数malloc、calloc、realloc和free。其中前三个是执行内存动态分配，最后一个是执行释放。

1、void *malloc（size_t size）

malloc函数所需要的参数是要分配的字节长度，例如

<span style="font-size: 18px;">int *p;
p = (int *)malloc(100);</span>

对于上面的代码，如果一个整数占有四个字节的话，将会分配25个整数的内存。为了增加代码的可移植性，如果要分配25个整数的内存，应将代码改为

<span style="font-size: 18px;">int *p;
p = (int *)malloc(25*sizeof(int));</span>

在molloc函数分配内存时，会从内存中提取一块合适大小的内存，并返回该块内存的首地址，这块内存并没有被初始化。对于这种方法，必然会有问题出现，就是可用内存的大小不能满足请求所需要的内存，此时，malloc函数返回NULL。所以，使用malloc函数分配内存之后，并不能保证内存分配成功，在使用的时候，应该先判断指针是否为NULL，如果不为NULL，则说明分配成功，可以使用。否则，反之。

2、void *calloc(size_t num_elements,size_t element_size)

calloc函数所需要的参数是元素的个数和元素的字节长度，之所以要这两个参数，是因为使用calloc函数在分配内存的时候，会对内存进行初始化，如果要初始化，就需要知道一个元素是多大，为了计算总的内存大小，还应该知道元素的个数。

calloc函数与malloc函数的主要差别就是在返回首地址的指针之前，对进行了初始化，如果在程序只是想将一些值存放到数组中，那么这个初始化就纯属浪费。

3、void *realloc(void *ptr,size_t new_size)

relloc函数需要的参数为原来内存的首地址新的内存的长度。

realloc函数用于修改已经分配内存的大小，使用这个函数可以将一块内存扩大或缩小。如果扩大一块内存，那么这块内存原先的内容必然会被保留，新增加的内存添加到原来内存的后面；如果缩小，对于尾部的内存会被释放。

对于扩大内存，依然存在内存不够的问题，如果分配不成功，就会返回NULL。除此之外，还有另一个问题，就是扩大内存的时候，不可修改原来内存的大小，此时系统将会重新分配一块内存，将原来内存的数据复制到新的内存中，所以使用realloc函数修改内存大小之后，应该使用realloc函数返回的指针而不是原来的指针。

4、void free(void *pointer)

free函数所需要的参数是一个指针，功能是将指针指向的内存区域释放(通过修改标记实现)，以便内存可以重新使用。

free函数释放的只是指针指向的内存，指针所占用的空间并未被改变，调用free函数之后，指针所指向的地址仍然不变，如果在程序的后面，重新分配到了该指针指向的内存，使用现在的指针也可访问，但是不安全。此时，该指针被叫做野指针，为了避免野指针，应在调用free函数之后，将指针的值置为NULL。