malloc，calloc，realloc函数的用法，原理和不同的分析

I. malloc

MSDN中的malloc原型是:

无效* malloc（size_t大小）;

简介:

malloc返回指向分配空间的空指针，如果没有足够的可用内存，则返回NULL. 要返回指向非void类型的指针，请对返回值使用类型强制转换. 返回值所指向的存储空间可以保证适当对齐以存储任何类型的对象. 如果size为0，则malloc在堆中分配零长度的项目，并返回指向该项目的有效指针. 始终检查malloc的返回结果，即使请求的内存量很小.

可能意味着:

malloc返回一个指针. 如果未成功分配内存或内存不足以导致分配失败，则会返回NULL指针. 否则，将返回分配的内容的第一个地址.

我应该在这里注意: 如果在malloc中将0写入size大小，它将向该变量写入0字节.

这里有歧义.

如果我向程序中编写了这样的代码行:

int * p;
p = (int *)malloc(0);

p的值是NULL吗？

由VS2013测试，它不是NULL. 为什么会这样？

MSDN中有这样一段:

malloc函数分配至少大小为字节的内存块. 由于对齐和维护信息所需的空间，该块可能大于大小字节.

这意味着malloc生成的空间量大于您编写的空间.

说明如下:

第一:

在标准的malloc实现中，不检查输入值的大小，但是在对齐后直接从堆中分配输入值.

第二:

不管输入值的大小如何，malloc的最小内部内存分配大小都是固定值（通常为8B），因为malloc需要此空间来维护堆上内存块的链表. 因此，当用户申请0B空间时，malloc分配的实际空间为8B. 如果用户请求的空间为X，则malloc分配的实际空间为（align（X）+ 8）. 这就是为什么不能超出范围使用malloc分配的空间的原因: 堆的内部链表结构将被破坏.

那么，free是怎么知道要释放多少内存的呢？
看图~
malloc自动记录了此次分配的内存大小。

其次，calloc

calloc的作用是什么？

calloc在MSDN中的描述如下:

calloc

在内存中分配一个数组，并将其元素初始化为0.

void * calloc（size_t num，size_t大小）;

常规例程标头兼容性

calloc

int *p = (int*)calloc(0,2*sizeof(int));
//相当于
int *p=(int *)malloc(2*sizeof(int));
memset(p,0,2*sizeof(int));

为什么我们在日常生活中看到malloc比calloc更多？由于calloc会初始化内存空间，因此也会降低程序的效率.

在某些情况下，没有必要初始化内存空间〜

三，重新分配

ANSI C说明了用于动态分配存储空间的三个功能

（1）malloc分配指定数量的内存字节. 该存储区域中的初始值不确定

（2）calloc是指定长度的对象，并分配可以容纳指定数量对象的存储空间. 该空间中的每一位都初始化为0

（3）重新分配更改先前分配的区域的长度（增加或减少）. 当增加长度时，可能需要将先前分配的区域的内容移动到另一个足够大的区域，并且新添加区域中的初始值不确定.

这是以上三个功能之间的区别

realloc分配失败时，返回NULL
realloc分配失败时，原来的内存空间不改变，不释放也不会移动
如果size=0，realloc = free，只对指针指向内存进行释放
对于二级指针来说，realloc（**p，0），只会释放一维指针，不会释放内存，所以要注意内存泄露
传递给realloc的指针必须是经过malloc，calloc，realloc申请的
当ptr为NULL，realloc（ptr，10） = malloc（ptr，10）

realloc允许我们增加或减少先前分配的区域的长度（最常见的用法是增加区域）.

PS: Realloc用于增加动态序列表的容量.

如果首先分配一个可以容纳长度为512的数组的空间并在运行时填充它，但是发现空间不足，则可以调用realloc扩展存储空间.

1. 如果存储区后面有足够的空间用于扩展，则可以将原始存储区扩展到高地址方向，并返回传递给它的相同指针值.

2. 如果原始存储区之后没有足够的空间，则realloc会分配另一个存储区，该存储区足够大，可以将现有5 1 2元素数组的内容复制到新分配的存储区.

由于该存储区可能会移动，因此您不应在其中使用任何指针.

注意

realloc的最后一个参数是存储区的newsize（新长度），而不是新旧长度之间的差.

作为一种特殊情况，如果ptr是一个空指针，则realloc具有与malloc相同的功能，并用于分配指定大小的存储区newsize.

四，阿洛卡

分配函数

还有另一个值得一提的功能，这就是alloca. 其调用顺序与malloc相同，但是它在当前函数的堆栈帧上而不是堆上分配存储空间.

优点是当函数返回时，它会自动释放它使用的堆栈帧，因此您不必担心释放空间. 缺点是某些系统在调用函数后无法增加堆栈帧的长度，因此它们无法支持alloca函数. 但是，许多软件包仍使用alloca功能，并且许多系统都支持它.

_alloca

在堆栈上分配内存.

void * _alloca（size_t大小）;

常规例程标头兼容性

_alloca

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对于这个烂问题，请记下理解力. 这三个都在stdlib.h库中分配内存和所有函数，但是有一些细微的差异.

首先，对于malloc函数. 其原型void * malloc（unsignedintnum_bytes）

num_byte是要应用的空间大小，我们需要手动计算它，例如int * p =（int *）malloc（20 * sizeof（int））. 如果编译器默认将int设置为4字节，则计算结果为80Byte，一次应用一个

80个字节的连续空间，并且空间基地址被强制为int类型并分配给指针p. 此时，应用的内存值不确定.

对于calloc函数，其原型为void * calloc（size_t n，size_t大小）；

从直觉上讲，它比malloc函数多一个参数，不需要人工计算空间大小. 例如malloc realloc calloc，如果他想申请20个int类型的空间，他将int * p =（int *）calloc（20malloc realloc calloc，sizeof（int）），这样可以节省人类的空虚

麻烦的计算. 但这不是它们之间最重要的区别. 应用后malloc的空间值是随机的，尚未初始化，但是calloc在应用后将空间一一初始化并将其值设置为0；

下面

int * p =（int *）malloc（20 * sizeof（int））; int * pp =（int *）calloc（20，sizeof（int））;英蒂printf（“ malloc应用的空间值: \ n \ n”）； for（i = 0; i <20; i ++）{printf（“％d”，* p ++）;} printf（“ \ n \ n”）; printf（“ calloc值: \ n \ n”）; for（i = 0; i <20; i ++）{printf（“％d”，* pp ++）;} printf（“ \ n”）;

结果是

许会问: 既然calloc不需要计算空间，并且可以直接初始化内存以避免错误，为什么不直接使用calloc函数，malloc的用途是什么？

实际上，一切都有两个方面. 有好的方面，也必有缺点. 这就是效率. 由于calloc函数需要为每个空间初始化值，因此它必须比malloc效率低，并且在现实世界中，空间应用程序在许多情况下不需要初始值，这就是为什么许多初学者会更多地接触malloc函数的原因. 原因.

在讨论了malloc和calloc之后，让我们讨论一下realloc函数.

realloc函数本质上与上面两个不同，

原型voidrealloc（void * ptr，size_tnew_Size）用于扩展动态内存（并且应用的动态空间不足，需要空间扩展操作）

ptr是指向原始空间基址的指针，而new_size是接下来需要扩展的大小.

intmain（void）（constintsize = 2000; int * p =（int *）malloc（20 * sizeof（int））; int * pp =（int *）realloc（p，size * sizeof（int））; printf（“原始的p_Address: ％x扩展的pp_Address: ％x \ n \ n”，p，pp）; return0;}

结果是:

从图中可以看出，扩展后的地址与原始地址不同，但这仅取决于扩展后的内存大小.

实际上:

如果大小很小，并且原始动态内存后面有可用内存，则系统将直接在原始内存空间后面扩展容量，并返回原始动态空间基址；

如果大小很大，并且原始请求的空间后面没有足够的空间，则系统将重新应用一块（20 + size）* sizeof（int）内存，并复制原始空间的内容. 原始空间是免费的. ;

如果大小很大，则系统内存应用程序将失败，并返回NULL. 原始内存不会释放.

注意: 如果扩展的存储空间小于原始空间，则会发生数据丢失. 如果直接重新分配（p，0）;相当于免费（p）

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这三个函数的声明是:

void *重新分配（void * ptr，未签名的newsize）；

void * malloc（无符号大小）；

void * calloc（size_t numElements，size_t sizeOfElement）；

全部在stdlib.h函数库中

它们的返回值是请求系统分配的地址. 如果请求失败，则返回NULL.

malloc用于申请新地址，参数大小为所需内存空间的长度，例如:

char * p;

p =（char *）malloc（20）;

calloc与malloc相似，参数sizeOfElement是应用程序地址的单位元素的长度，而numElements是元素的数量，例如:

char * p;

p =（char *）calloc（20，sizeof（char））;

此示例与上一个示例具有相同的作用

realloc是将空间重新分配给已经分配了地址的指针，参数ptr是原始空间地址，而newsize是重新应用的地址长度

例如:

char * p;

p =（char *）malloc（sizeof（char）* 20）;

p =（char *）重新分配（p，sizeof（char）* 40）;

请注意，此处的空间长度以字节为单位.

C的标准内存分配功能: malloc，calloc，realloc，free等.

malloc和calloc的区别是1个块和n个块之间的区别:

malloc调用的格式为（类型*）malloc（大小）: 在内存的动态存储区域中分配一个长度为“ size”的连续区域，并返回该区域的第一个地址.

calloc调用形式为（type *）calloc（n，size）: 在内存的动态存储区域中分配n个“大小”字节的块，并返回第一个地址.

realloc调用的形式是（type *）realloc（* ptr，size）: 将ptr内存大小增加到size.

的呼叫形式

free是免费的（void * ptr）: 释放ptr指向的一块内存空间.

C ++中的新增/删除功能.

1，int * p1 =（int *）malloc（0）//好的，p1！ = NULL

2，int * p2 =（int *）重新分配（p1，newsize * sizeof（int））;

// newsize很小，并且重新分配操作成功，p2 == p1

// newsize很大，重新分配操作成功，p2！ = p1 && p2！ = NULL

// newsize很大，当重新分配操作失败时，p2 == NULL

3，int * p3 =（int *）重新分配（NULL，10 * sizeof（int））; //好的，p3！ = NULL

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