本章将讲解 C 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。这些函数可以在头文件中找到

序号 函数和描述
1 void *calloc(int num, int size);
在内存中动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间，并将每一个字节都初始化为 0。所以它的结果是分配了 num*size 个字节长度的内存空间，并且每个字节的值都是0。
2 void free(void *address);
该函数释放 address 所指向的内存块,释放的是动态分配的内存空间。
3 void *malloc(int num);
在堆区分配一块指定大小的内存空间，用来存放数据。这块内存空间在函数执行完成后不会被初始化，它们的值是未知的。
4 void realloc(void address, int newsize);
该函数重新分配内存，把内存扩展到 newsize

⚠️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 10 个字符，所以您可以定义数组，如下所示：

  1. char name[10];

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：

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  5. int main()
  6. {
  7.    char name[10];
  8.    char *description;
  10.    strcpy(name, "Ken");
  12.    /* 动态分配内存 */
  13.    // description = (char *)malloc(200 * sizeof(char));
  14.    description = calloc(200, sizeof(char));
  16.    if (description == NULL)
  17.    {
  18.       fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
  19.    }
  20.    else
  21.    {
  22.       strcpy(description, "Ken a DPS student in class 10th");
  23.    }
  24.    printf("Name = %s\n", name);
  25.    printf("Description: %s\n", description);
  26. }
  28. /*
  29. 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
  30. Name = Ken
  31. Description: Ken a DPS student in class 10th
  32. */

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：

  1. 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：

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  5. int main()
  6. {
  7.    char name[10];
  8.    char *description;
  10.    strcpy(name, "Ken");
  12.    // 动态分配内存
  13.    description = (char *)malloc(30 * sizeof(char));
  14.    if (description == NULL)
  15.    {
  16.       fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
  17.    }
  18.    else
  19.    {
  20.       strcpy(description, "Ken a DPS student.");
  21.    }
  23.    // 假设您想要存储更大的描述信息
  24.    description = (char *)realloc(description, 100 * sizeof(char));
  25.    if (description == NULL)
  26.    {
  27.       fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
  28.    }
  29.    else
  30.    {
  31.       strcat(description, "She is in class 10th");
  32.    }
  34.    printf("Name = %s\n", name);
  35.    printf("Description: %s\n", description);
  37.    // 使用 free() 函数释放内存
  38.    free(description);
  39.    printf("Description: %s\n", description);
  41. }
  43. /*
  44. 当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
  45. Name = Ken
  46. Description: Ken a DPS student.She is in class 10th
  47. Description: Ken a DPS student.She is in class 10th
  48. */

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。