C 內存管理

本章將講解 C 中的動態內存管理。C 語言為內存的分配和管理提供了幾個函數。這些函數可以在 <stdlib.h> 頭文件中找到。

序號函數和描述 1void *calloc(int num, int size);
該函數分配一個帶有 num 個元素的數組，每個元素的大小為 size 字節。 2void free(void *address);
該函數釋放 address 所指向的h內存塊。 3void *malloc(int num);
該函數分配一個 num 字節的數組，並把它們進行初始化。 4void *realloc(void *address, int newsize);
該函數重新分配內存，把內存擴展到 newsize。

動態分配內存

編程時，如果您預先知道數組的大小，那麼定義數組時就比較容易。例如，一個存儲人名的數組，它最多容納 100 個字符，所以您可以定義數組，如下所示：

char name[100];

但是，如果您預先不知道需要存儲的文本長度，例如您向存儲有關一個主題的詳細描述。在這裡，我們需要定義一個指針，該指針指向未定義所學內存大小的字符，後續再根據需求來分配內存，如下所示：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
   char name[100];
   char *description;

   strcpy(name, "Zara Ali");

   /* 動態分配內存 */
   description = 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 );
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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

上面的程序也可以使用 calloc() 來編寫，只需要把 malloc 替換為 calloc 即可，如下所示：

calloc(200, sizeof(char));

當動態分配內存時，您有完全控制權，可以傳遞任何大小的值。而那些預先定義了大小的數組，一旦定義則無法改變大小。

重新調整內存的大小和釋放內存

當程序退出時，操作系統會自動釋放所有分配給程序的內存，但是，建議您在不需要內存時，都應該調用函數 free() 來釋放內存。

或者，您可以通過調用函數 realloc() 來增加或減少已分配的內存塊的大小。讓我們使用 realloc() 和 free() 函數，再次查看上面的實例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
   char name[100];
   char *description;

   strcpy(name, "Zara Ali");

   /* 動態分配內存 */
   description = malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
   }
   /* 假設您想要存儲更大的描述信息 */
   description = 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() 函數釋放內存 */
   free(description);
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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

您可以嘗試一下不重新分配額外的內存，strcat() 函數會生成一個錯誤，因為存儲 description 時可用的內存不足。