malloc/free的用法详解

 

在C里，内存管理是通过专门的函数来实现。另外，为了兼容各种编程语言，操作系统提供的接口通常是 C 语言写成的函数声明 （Windows 本身也由C和汇编语言写成）。

1 分配内存 malloc 函数

需要包含头文件：

     and  

函数声明(函数原型)

void *malloc(int size);

说明：malloc 向系统申请分配指定size个字节的内存空间。返回类型是 void* 类型。void* 表示未确定类型的指针。C,C++规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针。

从函数声明上可以看出。malloc 和 new 至少有两个不同: new 返回指定类型的指针，并且可以自动计算所需要大小。比如：

int *p;

p = new int; //返回类型为int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int);

或：　

int* parr;

parr = new int [100];  //返回类型为 int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int) * 100;　

而 malloc 则必须由我们计算要字节数，并且在返回后强行转换为实际类型的指针。　

int* p;　

p = (int *)  malloc (sizeof(int));　

第一、malloc 函数返回的是 void * 类型，如果你写成：p = malloc (sizeof(int)); 则程序无法通过编译，报错：“不能将 void* 赋值给 int * 类型变量”。所以必须通过 (int *) 来将强制转换。

第二、函数的实参为 sizeof(int) ，用于指明一个整型数据需要的大小。如果你写成：　

int* p = (int *) malloc (1);

代码也能通过编译，但事实上只分配了1个字节大小的内存空间，当你往里头存入一个整数，就会有3个字节无家可归，而直接“住进邻居家”！造成的结果是后面的内存中原有数据内容全部被清空。

malloc 也可以达到 new [] 的效果，申请出一段连续的内存，方法无非是指定你所需要内存大小。

比如想分配100个int类型的空间：

int* p = (int *) malloc ( sizeof(int) * 100 ); //分配可以放得下100个整数的内存空间。

另外有一点不能直接看出的区别是，malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。

除了分配及最后释放的方法不一样以外，通过malloc或new得到指针，在其它操作上保持一致。

　

2 释放内存 free 函数

需要包含头文件(和 malloc 一样)：

函数声明：

void free(void *block);

即： void free(指针变量)；

之所以把形参中的指针声明为 void* ，是因为free必须可以释放任意类型的指针，而任意类型的指针都可以转换为void *。

举例：

int* p = (int *) malloc(4); 

*p = 100;

free(p); //释放 p 所指的内存空间

或者：

int* p = (int *) malloc ( sizeof(int) * 100 ); //分配可以放得下100个整数的内存空间。

……

free(p);

free 不管你的指针指向多大的空间,均可以正确地进行释放，这一点释放比 delete/delete [] 要方便。不过，必须注意，如果你在分配指针时，用的是new或new[]，那么抱歉，当你在释放内存时，你并不能图方便而使用free来释放。反过来，你用malloc 分配的内存，也不能用delete/delete[] 来释放。一句话，new/delete、new[]/delete[]、malloc/free 三对均需配套使用，不可混用！

 

3.calloc()和realloc()

calloc()函数有两个参数,分别为元素的数目和每个元素的大小,这两个参数的乘积就是要分配的内存空间的大小：void *calloc(size_t numElements,size_t sizeOfElement); 。

如果调用成功,函数malloc()和函数calloc()都将返回所分配的内存空间的首地址。函数malloc()和函数calloc()的主要区别是前者不能初始化所分配的内存空间,而后者能。如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0;反之,如果这部分内存曾经被分配过,则其中可能遗留有各种各样的数据。也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常进行,但经过一段时间(内存空间还已经被重新分配)可能会出现问题。

函数calloc()会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零,也就是说,如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存,那麽这些元素将保证会被初始化为0;如果你是为指针类型的元素分配内存,那麽这些元素通常会被初始化为空指针;如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零。

 

realloc()

原型：extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);

用法：#include 有些编译器需要#include

功能：改变mem_address所指内存区域的大小为newsize长度。

说明：如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。

  当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。

  注意：这里原始内存中的数据还是保持不变的。

  举例：

  // realloc.c

  #include

  #include

  main()

  {

  char *p;

  clrscr(); // clear screen

  p=(char *)malloc(100);

  if(p)

  printf("Memory Allocated at: %x",p);

  else

  printf("Not Enough Memory!\n");

  getchar();

  p=(char *)realloc(p,256);

  if(p)

  printf("Memory Reallocated at: %x",p);

  else

  printf("Not Enough Memory!\n");

  free(p);

  getchar();

  return 0;

  }

  详细说明及注意要点：

  1、如果有足够空间用于扩大mem_address指向的内存块，则分配额外内存，并返回mem_address

  这里说的是“扩大”，我们知道，realloc是从堆上分配内存的，当扩大一块内存空间时， realloc()试图直接从堆上现存的数据后面的那些字节中获得附加的字节，如果能够满足，自然天下太平。也就是说，如果原先的内存大小后面还有足够的空闲空间用来分配，加上原来的空间大小＝ newsize。那么就ok。得到的是一块连续的内存。

  2、如果原先的内存大小后面没有足够的空闲空间用来分配，那么从堆中另外找一块newsize大小的内存。

  并把原来大小内存空间中的内容复制到newsize中。返回新的mem_address指针。（数据被移动了）。

  老块被放回堆上。

  例如：

  #include

  char *p，*q;

  p = (char * ) malloc (10);

  q=p;

  p = (char * ) realloc (p,20);

  …………………………

  这段程序也许在编译器中没有办法通过，因为编译器可能会为我们消除一些隐患！在这里我们只是增加了一个记录原来内存地址的指针q，然后记录了原来的内存地址p，如果不幸的话，数据发生了移动，那么所记录的原来的内存地址q所指向的内存空间实际上已经放回到堆上了!这样一来，我们应该终于意识到问题的所在和可怕了吧！

  3、返回情况

  返回的是一个void类型的指针，调用成功。（这就再你需要的时候进行强制类型转换）

  返回NULL，当需要扩展的大小（第二个参数）为0并且第一个参数不为NULL，此时原内存变成了“freed（游离）”的了。

  返回NULL，当没有足够的空间可供扩展的时候，此时，原内存空间的大小维持不变。

  4、特殊情况

  如果mem_address为null，则realloc()和malloc()类似。分配一个newsize的内存块，返回一个指向该内存块的指针。

  如果newsize大小为0，那么释放mem_address指向的内存，并返回null。

  如果没有足够可用的内存用来完成重新分配（扩大原来的内存块或者分配新的内存块），则返回null.而原来的内存块保持不变。