C語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存如何分配

今天小編給大家分享一下C語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)內(nèi)存如何分配的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的定義

首先我們要搞清楚什么是動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配

平常我們定義的數(shù)組，都是在棧區(qū)分配的空間，都是分配的空間都是固定的大小

這種分配固定大小的內(nèi)存分配方法稱之為靜態(tài)內(nèi)存分配

與靜態(tài)內(nèi)存相對(duì)的，就是可以控制內(nèi)存的分配的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

注意：這里動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的空間是在堆區(qū)申請(qǐng)的，不是在棧區(qū)申請(qǐng)的

這里要講一下什么是棧區(qū)，什么是堆區(qū)

內(nèi)存的空間并不是都是一樣的，在學(xué)習(xí)C語(yǔ)言時(shí)，提到的區(qū)域大致上分為棧區(qū)，堆區(qū)，和靜態(tài)區(qū)。就比如說(shuō)在一個(gè)車間一樣，不同的區(qū)域做著不同的事，就有不同的功能，但是這些不同的功能又不是毫不相關(guān)的，他們彼此聯(lián)系，相互構(gòu)成整個(gè)內(nèi)存空間.

動(dòng)態(tài)內(nèi)存的優(yōu)勢(shì)

<1>  可以控制內(nèi)存的大小

在很多時(shí)候，我們申請(qǐng)的空間是未知的

就比如說(shuō)通訊錄，在剛剛開始用的時(shí)候很小的空間就足夠了，但是在未來(lái)你不知道你需要存下多少個(gè)號(hào)碼，這時(shí)候就存在一個(gè)問(wèn)題，你定的空間需要多少個(gè)字節(jié)，當(dāng)申請(qǐng)的太少，就會(huì)出現(xiàn)存不下去的情況，如果存的空間過(guò)大，有會(huì)造成一定的浪費(fèi)。 

在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配就可以避免這個(gè)問(wèn)題，你可以運(yùn)用 reallac 控制大小，當(dāng)內(nèi)存達(dá)到申請(qǐng)的空間時(shí)，就會(huì)主動(dòng)擴(kuò)容，也就是再次向內(nèi)存申請(qǐng)空間。

<2> 可以多次利用這部分空間

靜態(tài)內(nèi)存分配利用的空間，整個(gè)程序結(jié)束才會(huì)釋放給系統(tǒng)

而動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的空間，只能在函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后由系統(tǒng)自動(dòng)釋放，需要用戶主動(dòng)去釋放，可以通過(guò)利用完(就比如說(shuō)打印元素，打印完)，用戶再通過(guò) free函數(shù)釋放 這塊申請(qǐng)的空間，當(dāng)再次用動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)空間時(shí)，就可以再次利用這塊空間，這樣也能在一定程度上，可以節(jié)省一定的空間。

<3>不占用棧區(qū)的內(nèi)存

假設(shè)棧區(qū)定義了變量

而每個(gè)變量分配內(nèi)存時(shí)，之間又有一定的間隙

當(dāng)定義的變量足夠多時(shí)，空隙也會(huì)很多

這時(shí)候向系統(tǒng)申請(qǐng)一個(gè)比較大且連續(xù)的空間時(shí)，雖然有足夠的空間，但是缺少了連續(xù)的空間

就無(wú)法申請(qǐng)到這部分空間

所以動(dòng)態(tài)內(nèi)存在堆區(qū)申請(qǐng)，就完全不必?fù)?dān)心棧區(qū)的空間不夠的問(wèn)題

說(shuō)到這里，你是不是有一個(gè)疑惑，為什么空間的內(nèi)存存在棧區(qū)和堆區(qū)之分 

如果感興趣，可以參考這個(gè)回答&mdash;&mdash;為什么存在棧區(qū)堆區(qū)

malloc calloc realloc和free函數(shù)的介紹

在動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配中，離不開malloc與calloc，這兩個(gè)函數(shù)都是向內(nèi)存申請(qǐng)空間

這兩個(gè)函數(shù)都是向系統(tǒng)申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間，他們的頭文件，返回值和功能大致都是相同的

不同的是calloc函數(shù)開辟的空間，就會(huì)將空間的內(nèi)容全部初始話為零

而，malloc函數(shù)向系統(tǒng)申請(qǐng)的空間，空間的值都是隨機(jī)的

動(dòng)態(tài)空間的申請(qǐng)與釋放

講完動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)的相關(guān)函數(shù)，那具體的代碼實(shí)現(xiàn)是什么呢

<1>    double *x；

<2>    x=calloc(1，sizeof(double))或者x=malloc(sizeof(double));

<3>    free;

 下面動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存賦值并顯示

為單個(gè)對(duì)象分配空間

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//動(dòng)態(tài)內(nèi)存的賦值與顯示
{
	int* a;
	a = malloc(sizeof(int));    //分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存
	if (a == NULL)              //是否成功分配了儲(chǔ)存空間，否則返回分配失敗
		printf("分配失敗");
	else
	{
		*a = 20;
		printf("*a=%d\n", *a);
		free(a);                //釋放
	}
	return 0;
}

為數(shù)組分配空間

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()//動(dòng)態(tài)內(nèi)存的賦值與顯示
{
	int n = 0;  int* a; int i = 0;
	printf("輸入分配空間元素的個(gè)數(shù):>");
	scanf_s("%d", &n);
	a =(int *) calloc(n,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失敗");
	else
	{
		for (i = 0; i < n; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a+i));
		}
		free(a);
	}
	return 0;
}

這里其實(shí)沒(méi)有“為數(shù)組開辟的空間”這一說(shuō)

因?yàn)閯?dòng)態(tài)申請(qǐng)的空間都是一個(gè)一個(gè)的“塊”

不難發(fā)現(xiàn)，calloc與malloc的差別并不大，只有第一個(gè)參數(shù)不同

在這兩行代碼中，存在著一個(gè)小細(xì)節(jié) 

a = malloc(sizeof(int));

a =(int *) calloc(n,sizeof(int));

這兩者的差別不僅僅是函數(shù)的不同，其中后者有強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，而前者沒(méi)有

實(shí)際上在C語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)上，有無(wú)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換都是行得通的（當(dāng)然在c++必須將強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換）

因?yàn)闊o(wú)論是calloc還是malloc，他們的返回值都是void* ，這里的void*實(shí)際上可以轉(zhuǎn)換為int*類型或者其他類型，換句話說(shuō)，就是返回的指針是兼容所有類型的萬(wàn)能指針。

即指向void型的指針可以指向任意類型的對(duì)象，是一種特殊類型的指針。

指向void型的指針的值可以賦給指向任意類型的指針，反之亦可。

改變申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存（realloc的使用）

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
	int* a; int i = 0;
	a=(int *)calloc(10,sizeof(int));
	if (a == NULL)
		printf("分配失敗");
     //使用
	else
	{
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			*(a + i) = i;
			printf("*a=%d\n", *(a + i));
		}
	//需要擴(kuò)容
		int* ret = realloc(a, 80);
		if (ret != NULL)
		{
			a = ret;
		}
		free(a);
        a=NULL；
	}
}

擴(kuò)容不能直接就a=realloc(a, 80)，需要中間引一個(gè)中間變量*ret

擴(kuò)容可能有三種情況

情況一（在a的地址處，有空余的空間來(lái)擴(kuò)容）

情況二 （在a的地址處，沒(méi)有空余的空間來(lái)擴(kuò)容，但是有其他的空間可存儲(chǔ)擴(kuò)容后的空間）

 情況三（reallo調(diào)整空間失?。?/p>

在這三種情況中，第一種的地址不變

第二種會(huì)在一個(gè)新的地方申請(qǐng)足夠大的地方，此時(shí)的地址不在是a原先的地址

第三種就擴(kuò)容失敗，就會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)容前申請(qǐng)的空間，也發(fā)生了改變，所以不能直接用a來(lái)重新賦值。

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