realloc函數(shù)

realloc()函數(shù)可以重用或擴(kuò)展以前用malloc()、calloc()及realloc()函數(shù)自身分配的內(nèi)存。

函數(shù)原型：

extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);
//指針名 = （數(shù)據(jù)類型*） realloc （要改變內(nèi)存大小的指針名，新的大?。?//新的大小一定要大于原來的大小，不然的話會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失！
//如果newsize大小為0，那么釋放mem_address指向的內(nèi)存，并返回NULL。

先判斷當(dāng)前的指針是否有足夠的連續(xù)空間，如果有，擴(kuò)大mem_address指向的地址，并且將 mem_address返回，如果空間不夠，先按照 newsize 指定的大小分配空間，將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域，而后釋放原來 mem_address 所指內(nèi)存區(qū)域（注意：原來指針是自動(dòng)釋放，不需要使用free），同時(shí)返回新分配的內(nèi)存區(qū)域的首地址。即重新分配存儲(chǔ)器塊的地址。

1、 realloc()函數(shù)需兩個(gè)參數(shù)：一個(gè)是包含地址的指針（該地址由之前的malloc()、calloc()或realloc()函數(shù)返回），另一個(gè)是要新分配的內(nèi)存字節(jié)數(shù)。

2、 realloc()函數(shù)分配第二個(gè)參數(shù)指定的內(nèi)存量，并把第一個(gè)參數(shù)指針指向的之前分配的內(nèi)容復(fù)制到新配的內(nèi)存中，且復(fù)制的內(nèi)容長度等于新舊內(nèi)存區(qū)域中較小的那一個(gè)。即新內(nèi)存大于原內(nèi)存，則原內(nèi)存所有內(nèi)容復(fù)制到新內(nèi)存，如果新內(nèi)存小于原內(nèi)存，只復(fù)制長度等于新內(nèi)存空間的內(nèi)容。

3、realloc()函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)若為空指針，相當(dāng)于分配第二個(gè)參數(shù)指定的新內(nèi)存空間，此時(shí)等價(jià)于malloc()、calloc()或realloc()函數(shù)。

4、如果是將分配的內(nèi)存擴(kuò)大，則有以下3種情況：

1） 如果當(dāng)前內(nèi)存段后面有需要的內(nèi)存空間，則直接擴(kuò)展這段內(nèi)存空間，realloc()將返回原指針。

2） 如果當(dāng)前內(nèi)存段后面的空閑字節(jié)不夠，那么就使用堆中的第一個(gè)能夠滿足這一要求的內(nèi)存塊，將目前的數(shù)據(jù)復(fù)制到新的位置，并將原來的數(shù)據(jù)塊釋放掉，返回新的內(nèi)存塊地址位置。

3） 如果申請(qǐng)失敗，將返回NULL，此時(shí)，原來的指針仍然有效。

注意事項(xiàng)：

1、第一個(gè)參數(shù)要么是空指針，要么是指向以前分配的內(nèi)存。如果不指向以前分配的內(nèi)存或指向已釋放的內(nèi)存，結(jié)果就是不確定的。

2、 如果調(diào)用成功，不管當(dāng)前內(nèi)存段后面的空閑空間是否滿足要求，都會(huì)釋放掉原來的指針，重新返回一個(gè)指針，雖然返回的指針有可能和原來的指針一樣，即不能再次釋放掉原來的指針。

返回值：如果重新分配成功則返回指向被分配內(nèi)存的指針，否則返回空指針NULL。

注意：這里原始內(nèi)存中的數(shù)據(jù)還是保持不變的。當(dāng)內(nèi)存不再使用時(shí)，應(yīng)使用free()等函數(shù)將內(nèi)存塊釋放

#include
#include
int main()
{
  int i;
  int *t;


  int*pn = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//這里只是申請(qǐng)10個(gè)int的空間
  t = pn;


  for (i = 0; i < 10; i++) {  //賦值
    pn[i] = i;
  }


          //如果將這里的數(shù)值改大就將有可能出現(xiàn)空閑空間不足，從而申請(qǐng)一塊新內(nèi)存
  pn = (int*)realloc(pn, 20 * sizeof(int)); //多擴(kuò)充10個(gè)int空間加上之前的就是一共20個(gè)int


  for (i = 10; i < 20; i++) {//再賦值  注意從第10個(gè)開始的
    pn[i] = i;
  }


  for (i = 0; i < 20; i++) {//輸出
    printf("%3d", pn[i]);
  }


  printf("
");
  printf("p=%p 
t=%p
", pn, t);//輸出地址




  free(pn);//釋放空間
  pn = NULL;//指針指空


  return 0;




}


如果申請(qǐng)空間的數(shù)值較小，原來申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存后面還有空余內(nèi)存，系統(tǒng)將直接在原內(nèi)存空間后面擴(kuò)容
并返回原動(dòng)態(tài)空間基地址；如果申請(qǐng)空間的數(shù)值較大，原來申請(qǐng)的空間后面沒有足夠大的空間擴(kuò)容，
系統(tǒng)將重新申請(qǐng)一塊新的內(nèi)存，并把原來空間的內(nèi)容拷貝過去，原來空間OS自動(dòng)free;如果申請(qǐng)空間的數(shù)值非常大，
系統(tǒng)內(nèi)存申請(qǐng)失敗，返回NULL,原來的內(nèi)存不會(huì)釋放。注意：如果擴(kuò)容后的內(nèi)存空間較原空間小，將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，
如果直接realloc(p, 0);相當(dāng)于free(p).

使用總結(jié)：

（1）realloc失敗的時(shí)候，返回NULL

（2）realloc失敗的時(shí)候，原來的內(nèi)存不改變，不會(huì)釋放也不會(huì)移動(dòng)

（3）假如原來的內(nèi)存后面還有足夠多剩余內(nèi)存的話，realloc的內(nèi)存=原來的內(nèi)存+剩余內(nèi)存,realloc還是返回原來內(nèi)存的地址; 假如原來的內(nèi)存后面沒有足夠多剩余內(nèi)存的話，realloc將申請(qǐng)新的內(nèi)存，然后把原來的內(nèi)存數(shù)據(jù)拷貝到新內(nèi)存里，原來的內(nèi)存將被free掉,realloc返回新內(nèi)存的地址

（4）如果size為0，效果等同于free()。這里需要注意的是只對(duì)指針本身進(jìn)行釋放，例如對(duì)二維指針**a，對(duì)a調(diào)用realloc時(shí)只會(huì)釋放一維，使用時(shí)謹(jǐn)防內(nèi)存泄露。

（5）傳遞給realloc的指針必須是先前通過malloc(),calloc(), 或realloc()分配的

（6）傳遞給realloc的指針可以為空，等同于malloc。

malloc與free函數(shù)

malloc中文叫動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，用于申請(qǐng)一塊連續(xù)的指定大小的內(nèi)存塊區(qū)域以void*類型返回分配的內(nèi)存區(qū)域地址，當(dāng)無法知道內(nèi)存具體位置的時(shí)候，想要綁定真正的內(nèi)存空間，就需要用到動(dòng)態(tài)的分配內(nèi)存，且分配的大小就是程序要求的大小。

函數(shù)原型：

void * malloc（size_t size）；


在以前 malloc返回的是char型指針，新的ANSIC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該函數(shù)返回為void型指針，因此必要時(shí)要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。
它能向系統(tǒng)申請(qǐng)分配一個(gè)長度為num_bytes（或size）個(gè)字節(jié)的內(nèi)存塊。


其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長度為size的連續(xù)空間。當(dāng)函數(shù)申請(qǐng)內(nèi)存分配成功時(shí)，
此函數(shù)的返回值是分配區(qū)域的起始地址，或者說，此函數(shù)是一個(gè)指針型函數(shù)，返回的指針指向該分配域的開頭位置。
（它返回的是分配得到的內(nèi)存的首字節(jié)地址），如果無法獲得符合要求的內(nèi)存塊，malloc函數(shù)會(huì)返回空指針

size為要申請(qǐng)的空間大小，需要我們手動(dòng)的去計(jì)算，如int *p = (int * )malloc(20*sizeof(int)),如果編譯器默認(rèn)int為4字節(jié)存儲(chǔ)的話，那么計(jì)算結(jié)果是80 Byte，一次申請(qǐng)一個(gè)80 Byte的連續(xù)空間，并將空間基地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為int類型，賦值給指針p,此時(shí)申請(qǐng)的內(nèi)存值是不確定的。

malloc函數(shù)的實(shí)質(zhì)體現(xiàn)在，它有一個(gè)將可用的內(nèi)存塊連接為一個(gè)長長的列表的所謂 空閑鏈表的功能。

調(diào)用malloc函數(shù)時(shí)，它沿連接表尋找一個(gè)大到足以滿足用戶請(qǐng)求所需要的內(nèi)存塊。然后，將該內(nèi)存塊一分為二（一塊的大小與用戶請(qǐng)求的大小相等，另一塊的大小就是剩下的字節(jié)）。接下來，將分配給用戶的那塊內(nèi)存?zhèn)鹘o用戶，并將剩下的那塊（如果有的話）返回到連接表上。

調(diào)用free函數(shù)時(shí)，它將用戶釋放的內(nèi)存塊連接到空閑鏈上。到最后，空閑鏈會(huì)被切成很多的小內(nèi)存片段，如果這時(shí)用戶申請(qǐng)一個(gè)大的內(nèi)存片段，那么空閑鏈上可能沒有可以滿足用戶要求的片段了。

于是，malloc函數(shù)請(qǐng)求延時(shí)，并開始在空閑鏈上翻箱倒柜地檢查各內(nèi)存片段，對(duì)它們進(jìn)行整理，將相鄰的小空閑塊合并成較大的內(nèi)存塊。如果無法獲得符合要求的內(nèi)存塊，malloc函數(shù)會(huì)返回NULL指針（空指針），因此在調(diào)用malloc動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存塊時(shí)，一定要進(jìn)行返回值的判斷。

#include
#include  


int main(void)
{
  int count, *array; /*count是一個(gè)計(jì)數(shù)器，array是一個(gè)整型指針，也可以理解為指向一個(gè)整型數(shù)組的首地址*/


  if ((array=(int *) malloc(10 * sizeof(int))) == NULL)//把類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為int 申請(qǐng)內(nèi)存空間 10個(gè)int的空間 
                   //一個(gè)int大小是sizeof(int)
  {
    printf("不能成功分配存儲(chǔ)空間。");
    exit(1); //強(qiáng)制結(jié)束程序
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*給數(shù)組賦值*/
    array[count] = count;
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*打印數(shù)組元素*/
    printf("%2d", array[count]);
  }
  return 0;


}

free函數(shù)：

free()是C語言中釋放內(nèi)存空間的函數(shù)，通常與申請(qǐng)內(nèi)存空間的函數(shù)malloc()結(jié)合使用，可以釋放由 malloc()、calloc()、realloc() 等函數(shù)申請(qǐng)的內(nèi)存空間。

函數(shù)原型：

void free(void *ptr);
ptr-- 指針指向一個(gè)要釋放內(nèi)存的內(nèi)存塊，該內(nèi)存塊之前是通過調(diào)用 
malloc、calloc 或 realloc 進(jìn)行分配內(nèi)存的。如果傳遞的參數(shù)是一個(gè)空指針，則不會(huì)執(zhí)行任何動(dòng)作。
該函數(shù)不返回任何值。

上面的例子：

#include
#include  


int main(void)
{
  int count, *array; /*count是一個(gè)計(jì)數(shù)器，array是一個(gè)整型指針，也可以理解為指向一個(gè)整型數(shù)組的首地址*/


  if ((array=(int *) malloc(10 * sizeof(int))) == NULL)//把類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為int 申請(qǐng)內(nèi)存空間 10個(gè)int的空間 
                              //一個(gè)int大小是sizeof(int)
  {
    printf("不能成功分配存儲(chǔ)空間。");
    exit(1); //強(qiáng)制結(jié)束程序
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*給數(shù)組賦值*/
    array[count] = count;
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*打印數(shù)組元素*/
    printf("%2d", array[count]);
  }
  
  free(array);  //剛剛沒有進(jìn)行釋放內(nèi)存


  return 0;


}


******free的重要性：*******


靜態(tài)內(nèi)存的數(shù)量在編譯時(shí)是固定的，在運(yùn)行期間也不會(huì)改變，
自動(dòng)變量使用的內(nèi)存數(shù)量在程序執(zhí)行期間自動(dòng)增加或減少，但是動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)存的數(shù)量只會(huì)增加，除非使用free函數(shù)進(jìn)行釋放


它創(chuàng)建了指針array，并調(diào)用了malloc函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存分配了（10* 4(int) ）40個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，假設(shè)，如代碼注釋所示，
遺漏了free,當(dāng)函數(shù)結(jié)束時(shí)，作為自動(dòng)變量的指針array也會(huì)消失，但是它所指向的40個(gè)字節(jié)的內(nèi)存卻仍然存在，
由于array指針已被銷毀，所以無法訪問這塊內(nèi)存，它也不能被重復(fù)使用，因?yàn)榇a中沒有調(diào)用free函數(shù)釋放這塊內(nèi)存，
如果是一個(gè)函數(shù)，當(dāng)?shù)诙握{(diào)用它時(shí)，它又創(chuàng)建了array指針，并調(diào)用malloc分配40個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，第一次調(diào)用的40個(gè)字節(jié)的內(nèi)存已不可用，
所以malloc函數(shù)分配了另外的內(nèi)存，當(dāng)函數(shù)結(jié)束時(shí)該內(nèi)存也無法被訪問和再使用，如果循環(huán)要進(jìn)行1000次,那么每一次的調(diào)用都會(huì)分配內(nèi)存，
持續(xù)增加，實(shí)際上，等不到程序結(jié)束，內(nèi)存早已被耗盡，這類問題被稱為內(nèi)存泄漏，所以 為防止這類問題的發(fā)生，
必須要在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)后加上free函數(shù)釋放內(nèi)存。

總結(jié)：

malloc 必須要由我們計(jì)算字節(jié)數(shù)，并且在返回后強(qiáng)行轉(zhuǎn)換為實(shí)際類型的指針。另外有一點(diǎn)不能直接看出的區(qū)別是，malloc 只管分配內(nèi)存，并不能對(duì)所得的內(nèi)存進(jìn)行初始化，所以得到的一片新內(nèi)存中，其值將是隨機(jī)的

一般使用后要使用free(起始地址的指針) 對(duì)內(nèi)存進(jìn)行釋放，不然內(nèi)存申請(qǐng)過多會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏會(huì)影響計(jì)算機(jī)的性能，以至于得重啟電腦。如果使用過后不清零，還可以使用該指針對(duì)該塊內(nèi)存進(jìn)行訪問。

通常，malloc函數(shù)要和free函數(shù)一起配對(duì)使用，free函數(shù)的參數(shù)是之前mallloc函數(shù)返回的地址（指針），該函數(shù)釋放之前malloc函數(shù)分配的內(nèi)存，因此，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的存儲(chǔ)期是從動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)malloc（或其他）到f調(diào)用ree函數(shù)釋放內(nèi)存為止，涉嫌malloc和free函數(shù)管理著一個(gè)內(nèi)存池。

每次調(diào)用malloc分配內(nèi)存給程序使用，每次調(diào)用free函數(shù)把內(nèi)存空間歸還給內(nèi)存池中，這樣便可以重復(fù)使用這些內(nèi)存，free函數(shù)的參數(shù)應(yīng)該是一個(gè)指針，指向由malloc函數(shù)分配的一塊內(nèi)存，不能用free函數(shù)釋放通過其他方式（如 ：聲明一個(gè)數(shù)組），分配的內(nèi)存，malloc函數(shù)和free函數(shù)的原型都在stdio.h頭文件中。

審核編輯：郭婷