C语言动态分配内存的malloc()、calloc()、realloc()三者区别

前言

  malloc()、calloc()、realloc() 都是 C 语言中的动态内存分配函数，它们的作用都是在堆上分配内存，但它们的行为和用途有所不同。下面详细介绍它们的区别。

1. malloc()（Memory Allocation 内存分配）

malloc() 用于分配一块指定大小的内存区域。分配的内存内容是未初始化的，意味着它的内容是随机的（不确定的）。

语法：

void* malloc(size_t size);

• size：请求分配的内存块的字节数。
• 返回值：返回指向分配内存的指针，如果分配失败，则返回 NULL。

特点：

• 分配的内存大小是通过 size 参数指定的。
• 内存未初始化，内存的内容是随机的（即不确定的垃圾值）。
• 返回 void*，需要强制类型转换成目标类型指针。

示例：

int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  // 分配 10 个 int 大小的内存
if (ptr == NULL) {
    printf("内存分配失败\n");
} else {
    // 使用分配的内存
}

2. calloc()（Contiguous Allocation 连续分配）

calloc() 用于分配一个指定数量的内存块，并且将这块内存初始化为 0。它的功能类似于 malloc()，但它还会初始化分配的内存。

语法：

void* calloc(size_t num, size_t size);

• num：要分配的元素的数量。
• size：每个元素的字节大小。
• 返回值：返回指向分配内存的指针，如果分配失败，则返回 NULL。

特点：

• 分配的内存块大小是 num * size。
• 内存初始化为 0，确保分配的内存不会包含垃圾值。
• 返回 void*，需要强制类型转换成目标类型指针。

示例：

int* ptr = (int*)calloc(10, sizeof(int));  // 分配 10 个 int 大小的内存并初始化为 0
if (ptr == NULL) {
    printf("内存分配失败\n");
} else {
    // 使用分配的内存，所有元素初始为 0
}

3. realloc()（Reallocation 重新分配）

  realloc() 用于重新调整已经分配的内存块的大小。它可以增加或减少内存的大小。如果内存地址发生变化（例如扩展后的内存空间无法容纳在原来的位置），realloc() 会返回一个新的指向内存的指针。如果无法扩展内存，realloc() 返回 NULL，并且原始内存块保持不变。

语法：

void* realloc(void* ptr, size_t new_size);

• ptr：指向已分配内存块的指针。
• new_size：请求的新内存大小（字节数）。
• 返回值：返回指向重新分配后内存的指针。如果分配失败，返回 NULL，原内存块保持不变。

特点：

• realloc() 会根据 new_size 调整内存块的大小。
• 扩展内存时，如果原内存块不能容纳更多空间，realloc() 会返回一个新的指针。
• 缩小内存时，realloc() 会减少内存块的大小，并保留原有的数据。
• 如果 realloc() 失败，返回 NULL，原来的内存不会被释放。

示例：

int* ptr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));  // 初始分配 10 个 int 大小的内存
if (ptr == NULL) {
    printf("内存分配失败\n");
}

// 重新调整内存块大小，增加到 20 个 int 大小
ptr = (int*)realloc(ptr, 20 * sizeof(int));
if (ptr == NULL) {
    printf("内存重新分配失败\n");
} else {
    // 使用新的内存块
}

4. 三者的区别总结

5. 总结

• malloc()：分配内存，但不初始化内容，适用于只需要分配内存而不关心初值的情况。
• calloc()：分配并初始化内存，适用于需要内存初始化为零的情况。
• realloc()：重新调整内存块的大小，适用于已经分配内存后需要扩大或缩小内存的情况。

在我们写c程序时，选择合适的内存分配函数有助于提高程序的效率和安全性。