C语言编程—内存管理

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C语言编程—内存管理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

C语言中的动态内存管理。C语言为内存的分配和管理提供了几个函数。这些函数可以在 <stdlib.h> 头文件中找到。

在C语言中,内存是通过指针变量来管理的。指针是一个变量,它存储了一个内存地址,这个内存地址可以指向任何数据类型的变量,包括整数、浮点数、字符和数组等。C语言提供了一些函数和运算符,使得程序员可以对内存进行操作,包括分配、释放、移动和复制等。

C语言编程—内存管理

注意:void * 类型表示未确定类型的指针。C、C++ 规定 void * 类型可以通过类型转换强制转换为任何其它类型的指针。

动态分配内存

编程时,如果您预先知道数组的大小,那么定义数组时就比较容易。例如,一个存储人名的数组,它最多容纳 100 个字符,所以您可以定义数组,如下所示:

char name[100];

但是,如果您预先不知道需要存储的文本长度,例如您想存储有关一个主题的详细描述。在这里,我们需要定义一个指针,该指针指向未定义所需内存大小的字符,后续再根据需求来分配内存,如下所示:


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[100];
   char *description;
 
   strcpy(name, "Zara Ali");
 
   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 200 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student in class 10th");
   }
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student in class 10th

上面的程序也可以使用 calloc() 来编写,只需要把 malloc 替换为 calloc 即可,如下所示:

calloc(200, sizeof(char));

当动态分配内存时,您有完全控制权,可以传递任何大小的值。而那些预先定义了大小的数组,一旦定义则无法改变大小。

重新调整内存的大小和释放内存

当程序退出时,操作系统会自动释放所有分配给程序的内存,但是,建议您在不需要内存时,都应该调用函数 free() 来释放内存。

或者,您可以通过调用函数 realloc() 来增加或减少已分配的内存块的大小。让我们使用 realloc() 和 free() 函数,再次查看上面的实例:


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
   char name[100];
   char *description;
 
   strcpy(name, "Zara Ali");
 
   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
   }
   /* 假设您想要存储更大的描述信息 */
   description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcat( description, "She is in class 10th");
   }
   
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
 
   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(description);
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student.She is in class 10th

您可以尝试一下不重新分配额外的内存,strcat() 函数会生成一个错误,因为存储 description 时可用的内存不足。

C 语言中常用的内存管理函数和运算符

  • malloc() 函数:用于动态分配内存。它接受一个参数,即需要分配的内存大小(以字节为单位),并返回一个指向分配内存的指针。

  • free() 函数:用于释放先前分配的内存。它接受一个指向要释放内存的指针作为参数,并将该内存标记为未使用状态。

  • calloc() 函数:用于动态分配内存,并将其初始化为零。它接受两个参数,即需要分配的内存块数和每个内存块的大小(以字节为单位),并返回一个指向分配内存的指针。

  • realloc() 函数:用于重新分配内存。它接受两个参数,即一个先前分配的指针和一个新的内存大小,然后尝试重新调整先前分配的内存块的大小。如果调整成功,它将返回一个指向重新分配内存的指针,否则返回一个空指针。

  • sizeof 运算符:用于获取数据类型或变量的大小(以字节为单位)。

  • 指针运算符:用于获取指针所指向的内存地址或变量的值。

  • & 运算符:用于获取变量的内存地址。

  • * 运算符:用于获取指针所指向的变量的值。

  • -> 运算符:用于指针访问结构体成员,语法为 pointer->member,等价于 (*pointer).member。

  • memcpy() 函数:用于从源内存区域复制数据到目标内存区域。它接受三个参数,即目标内存区域的指针、源内存区域的指针和要复制的数据大小(以字节为单位)。

  • memmove() 函数:类似于 memcpy() 函数,但它可以处理重叠的内存区域。它接受三个参数,即目标内存区域的指针、源内存区域的指针和要复制的数据大小(以字节为单位)。

malloc与calloc没有本质区别,malloc之后的未初始化内存可以使用memset进行初始化。

主要的不同是malloc不初始化分配的内存,calloc初始化已分配的内存为0。

次要的不同是calloc返回的是一个数组,而malloc返回的是一个对象。

calloc等于malloc后再memset,所以malloc比calloc更高效。

分配内存空间函数malloc 调用形式: (类型说明符*) malloc (size) 。

分配内存空间函数 calloc calloc 也用于分配内存空间。

为什么多用malloc而很少用calloc?

因为calloc虽然对内存进行了初始化(全部初始化为0),

calloc相当于

p = malloc();

memset(p, 0,size);

相对于malloc多了对内存的写零操作,而写零这个操作我们有时候需要,而大部分时间不需要。

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-511800.html

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