malloc、calloc、realloc,alloca 的区别

来源：互联网发布：网络晒长腿大赛编辑：程序博客网时间：2024/05/16 15:30

内存区域可以分为栈、堆、静态存储区和常量存储区。局部变量，函数形参，临时变量都是在栈上获得内存的，它们获取的方式都是由编译器自动执行的。

利用指针，我们可以像汇编语言一样处理内存地址，C 标准函数库提供了许多函数来实现对堆上内存管理，其中包括：malloc函数，free函数，calloc函数和realloc函数。使用这些函数需要包含头文件stdlib.h。

四个函数之间的有区别，也有联系，我们应该学会把握这种关系，从而编出精炼而高效的程序。

在说明它们具体含义之前，先简单从字面上加以认识，前3个函数有个共同的特点，就是都带有字符”alloc”，就是”allocate”，”分配”的意思，也就是给对象分配足够的内存，” calloc()”是”分配内存给多个对象”，” malloc()”是”分配内存给一个对象”，”realloc()”是”重新分配内存”之意。”free()”就比较简单了，”释放”的意思，就是把之前所分配的内存空间给释放出来。

C语言跟内存申请相关的函数主要有 alloca、calloc、malloc、free、realloc等.

<1>alloca是向栈申请内存,因此无需释放.

<2>malloc分配的内存是位于堆中的,并且没有初始化内存的内容;

通过malloc函数得到的堆内存必须使用memset函数来初始化.

malloc函数分配得到的内存空间是未初始化的。因此，一般在使用该内存空间时，要调用另一个函数memset来将其初始化为全0，memset函数的声明如下：void * memset (void * p,int c,int n) ;

该函数可以将指定的内存空间按字节单位置为指定的字符c，其中，p为要清零的内存空间的首地址，c为要设定的值，n为被操作的内存空间的字节长度。如果要用memset清0，变量c实参要为0。

malloc函数和memset函数的操作语句一般如下：

int * p=NULL;

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

if(p==NULL)

printf(“Can’t get memory!\n”);

memset(p,0,siezeof(int));

<3>calloc则将初始化这部分的内存,设置为0.

malloc与calloc的区别为1块与n块的区别：
malloc调用形式为(类型*)malloc(size)：在内存的动态存储区中分配一块长度为“size”字节的连续区域，返回该区域的首地址。
calloc调用形式为(类型*)calloc(n，size)：在内存的动态存储区中分配n块长度为“size”字节的连续区域，返回首地址。
realloc调用形式为(类型*)realloc(*ptr，size)：将ptr内存大小增大到size。(也可以缩小，缩小的内容消失)。

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。calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零。

<4>realloc则对malloc申请的内存进行大小的调整.

<5>申请的内存最终需要通过函数free来释放.

当程序运行过程中malloc了,但是没有free的话,会造成内存泄漏.一部分的内存没有被使用,但是由于没有free,因此系统认为这部分内存还在使用,造成不断的向系统申请内存,使得系统可用内存不断减少.但是内存泄漏仅仅指程序在运行时,程序退出时,OS将回收所有的资源.因此,适当的重起一下程序,有时候还是有点作用.
【attention】
三个函数的申明分别是:

void* malloc(unsigned size);

void* realloc(void* ptr, unsigned newsize); //ptr表示原来malloc分配内存始地址，newsize表示将空间变为多大（如果原来是100*sizeof（int），现在写150*sizeof（int），表示增加50）；

void* calloc(size_t numElements, size_t sizeOfElement); int *p=(int*)calloc(100,sizeof(int));

    都在stdlib.h函数库内，它们的返回值都是请求系统分配的地址,如果请求失败就返回NULL.
    (1)函数malloc()
        在内存的动态存储区中分配一块长度为size字节的连续区域，参数size为需要内存空间的长度，返回该区域的首地址.
    (2)函数calloc()
        与malloc相似,参数sizeOfElement为申请地址的单位元素长度,numElements为元素个数，即在内存中申请numElements*sizeOfElement字节大小的连续地址空间.
    (3)函数realloc()
        给一个已经分配了地址的指针重新分配空间,参数ptr为原有的空间地址,newsize是重新申请的地址长度.
    区别:
    (1)函数malloc不能初始化所分配的内存空间,而函数calloc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.
    (2)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,那么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,那么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.
    (3)函数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.
    (4)realloc可以对给定的指针所指的空间进行扩大或者缩小，无论是扩张或是缩小，原有内存的中内容将保持不变.当然，对于缩小，则被缩小的那一部分的内容会丢失.realloc并不保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址.相反，realloc返回的指针很可能指向一个新的地址.
    (5)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；如果数据后面的字节不够，问题就出来了，那么就使用堆上第一个有足够大小的自由块，现存的数据然后就被拷贝至新的位置，而老块则放回到堆上.这句话传递的一个重要的信息就是数据可能被移动.

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
char *p,*q;
p = (char *)malloc(10);
q = p;
p = (char *)realloc(p,10);
printf("p=0x%x/n",p);
printf("q=0x%x/n",q);
return 0;
}
输出结果:realloc后，内存地址不变
p=0x431a70
q=0x431a70
例2:
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
char *p,*q;
p = (char *)malloc(10);
q = p;
p = (char *)realloc(p,1000);
printf("p=0x%x/n",p);
printf("q=0x%x/n",q);
return 0;
}
输出结果:realloc后，内存地址发生了变化
p=0x351c0
q=0x431a70

（1）通过malloc函数得到的堆内存必须使用memset函数来初始化

malloc函数和memset函数的操作语句一般如下：

int * p=NULL;

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

if(p==NULL)

printf(“Can’t get memory!\n”);

memset(p,0,siezeof(int));

（2）使用malloc函数分配的堆空间在程序结束之前必须释放

从堆上获得的内存空间在程序结束以后，系统不会将其自动释放，需要程序员来自己管理。一个程序结束时，必须保证所有从堆上获得的内存空间已被安全释放，否则，会导致内存泄露。

我们可以使用free()函数来释放内存空间，但是，free函数只是释放指针指向的内容，而该指针仍然指向原来指向的地方，此时，指针为野指针，如果此时操作该指针会导致不可预期的错误。安全做法是：在使用free函数释放指针指向的空间之后，将指针的值置为NULL。

（3）calloc函数的分配的内存也需要自行释放

calloc函数的功能与malloc函数的功能相似，都是从堆分配内存,它与malloc函数的一个显著不同时是，calloc函数得到的内存空间是经过初始化的，其内容全为0。calloc函数适合为数组申请空间，可以将size设置为数组元素的空间长度，将n设置为数组的容量。

（4）如果要使用realloc函数分配的内存，必须使用memset函数对其内存初始化

realloc函数的功能比malloc函数和calloc函数的功能更为丰富，可以实现内存分配和内存释放的功能。realloc 可以对给定的指针所指的空间进行扩大或者缩小，无论是扩张或是缩小，原有内存的中内容将保持不变。当然，对于缩小，则被缩小的那一部分的内容会丢失。realloc 并不保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址。相反，realloc 返回的指针很可能指向一个新的地址。

所以，在代码中，我们必须将realloc返回的值，重新赋值给 p :

p = (int *) realloc(p, sizeof(int) *15);

甚至，你可以传一个空指针（0）给 realloc ，则此时realloc 作用完全相当于malloc。

int* p = (int *)realloc (0,sizeof(int) * 10); //分配一个全新的内存空间，

这一行，作用完全等同于：

int* p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);

（5）关于alloca()函数

还有一个函数也值得一提，这就是alloca()。其调用序列与malloc相同，但是它是在当前函数的栈帧上分配存储空间，而不是在堆中。其优点是：当函数返回时，自动释放它所使用的栈帧，所以不必再为释放空间而费心。其缺点是：某些系统在函数已被调用后不能增加栈帧长度，于是也就不能支持alloca 函数。尽管如此，很多软件包还是使用alloca函数，也有很多系统支持它。

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