c語言動態分配空間

① c語言-動態分配內存 malloc & free

需要用一個數組來保存用戶的輸入，但是卻不知道用戶會輸入多少條數據。

(1) 如果設一個太大的數組，則顯得浪費內存
(2) 如果設得太小，又怕不夠

問題：如何做到恰好夠用、又一點不浪費呢？

系統中存在一個內存管理器(MM, Memory Manager)，它負責管理一堆閑置內存。它被設計用於解決此類問題。

MM提供的服務：應用程序可以向MM申請（借出）一塊指定大小的內存，用完之後再釋放（還回）。

應用程序在使用malloc時，要把返回值轉換成目標類型。

這塊內存和數組沒有本質區別，用法完全相同。

需要先計算需要多少位元組的內存空間

數組舉例子：

釋放的時候需要注意， 因為在for循環執行之後，p的地址往前移動了10， 所以需要減去10， 然後再釋放p，不然會有問題

// 當銷毀時只需要free一次，malloc了幾個位元組就會free幾個位元組，和char類型還是int類型無關
free(p);

在一個函數中動態分配的內存,在另一個函數中操作這塊內存

(1) MM是一個系統級的東西，所有的應用程序都向同一個MM申請內存。

(2) 何為借出？實際上，在內存被借出時，MM只是把它管理的內存標記了一下，表示該段內存已經被佔用。比如，它把每一段被佔用的內存給記錄下來（首地址，長度)
(p0,n0) (p1, n1) (p2, n2) ...

(3) MM非常慷慨：①只要有人 malloc ，它都同意借出 ②你不歸還，它永遠不會主動要求你 free 。

(4) MM管理的內存區域稱為「堆」Heap

這意味著，用戶程序應該自覺得及時 free ，以便不耽誤別的應用程序的使用。如果有個應用程序不停地 malloc ，而不 free ，那最終會用光MM的內存。當MM沒有更多閑置內存時， malloc 返回 NULL ，表示內存已經用完。

再次重申： 應用程序在malloc之後，應該盡早free !

使用原則：需要的時候再申請，不需要的時候立即釋放

實際上，MM對借出的內存塊進行標識
(p0, n0) (p1, n1) (p2, n2) ...
它內部已經保證任意兩塊內存不會「交疊」，即不會重疊，不會把一塊內存同時借給兩個應用程序使用。

所以，每塊內存的首地址都是不同的，在 free 的時候只需要指明首地址即可。

對象指的一塊內存

示例：用Citizen表示一個市民，用Car表示一個輛車。他起初沒有車，但未來可能有一輛車。

怎麼樣才算「及時」？ 「不及時」會怎樣？

MM里可用的內存是有限的，你用完了就得盡快還，因為別的應用程序也需要MM的內存。

只借不還，積累到一定程度，MM沒有更多內存可用，於是malloc返回NULL。

要還就得全還，否則MM那邊處理不了

原因是：MM可能此時沒有閑置內存可用。（雖然這種情況一般不會發生）

free之後，該內存交還給MM，該內存不再可用（失效）

不一定要在相同的函數里釋放，在應用程序的任意一個角落釋放都是有效的。

也就是說：這一塊內存被malloc出來之後，完全交給你處置

功能：將 s 中當前位置後面的 n 個位元組 （typedef unsigned int size_t ）用 ch 替換並返回 s

參數：

參數：

功能：由 src 所指內存區域復制 n 個位元組到 dest 所指內存區域。

memmove() 功能用法和 memcpy()） 一樣，區別在於： dest
和 src 所指的內存空間重疊時， memmove() 仍然能處理，不過執行效率比 memcpy() 低一些

② C語言動態內存函數分配問題

你的問題是剛剛學習指針的人都有的問題，需要從地址來認識這個問題，C語言的數據都是需要申請空間來存放的，有靜態和動態兩種，動態分配的空間大小可以按需要分配，並且可以回收，靜態是不可以回收的。

首先，分配動態的空間，指針P和空間的首地址是沒有直接的聯系的，只是為了手續要使用這個剛剛分配的空間才讓P指針指向這個剛剛分配的空間的首地址的話，如果還不理解，你可以反向想想如果你分配的這個空間，而不用P指針指向這個首地址，那麼你如何使用這個空間呢？
void型是針對地址型的直接分配，為什麼不是分配char的空間呢？因為C語言和硬體關系密切，
有寫硬體他的地址不是8位存儲的，是16位，或者是32位的，那麼這個void就忽略了這個硬體地址寬位就分配100個地址就是了，然後，強制轉換成char的8位，如果硬體是16位了，那麼，每個地址就會多分配了8位，而使用前8為來存儲空間了。

返回的指針是分配的100個地址的首地址，不是這個指針P，舉個例子吧，空間可以看做是一個隊伍，他本身就有一個領頭的人，那麼P就是一個單獨的人，那麼，我們如果像要找到這個隊伍，需要先找到隊伍的領頭人，領頭的人只在你申請的時候出現一次，後面，你就找不到他了，怎麼辦？你把他電話給P吧，P可以找到他。呵呵。

如果還是不理解，那就不要理解了，建議去吧隊列的方式，用指針和動態分配內存的方式實現一次，就知道了，不能照著書本抄，全部代碼要自己寫出來，就肯定理解了。

③ c語言中，malloc和free是什麼意思

屬於內存管理的兩個函數，malloc是申請內存的，free是釋放內存的。

1、malloc一般用法：

int *t=NULL;

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

也可以在sizeof前面加上一個'n*'這就成了一個動態分配數組的方法。

2、free一般用法：

int *t=NULL;

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

free(t);

這樣t所指的空間就被釋放掉了。

(3)c語言動態分配空間擴展閱讀：

malloc函數定義

其函數原型為void *malloc(unsigned int size)；其作用是在內存的動態存儲區中分配一個長度為size的連續空間。此函數的返回值是分配區域的起始地址，或者說，此函數是一個指針型函數，返回的指針指向該分配域的開頭位置。

如果分配成功則返回指向被分配內存的指針(此存儲區中的初始值不確定)，否則返回空指針NULL。當內存不再使用時，應使用free()函數將內存塊釋放。

④ C語言中的動態內存分配的用法舉例

1、malloc函數：其作用是在內存的動態存儲區中分配一個長度為size的連續空間。其參數是一個無符號整形數，返回值是一個指向所分配的連續存儲域的起始地址的指針。

2、free函數：由於內存區域總是有限的，不能不限制地分配下去，而且一個程序要盡量節省資源，所以當所分配的內存區域不用時，就要釋放它，以便其它的變數或者程序使用。這時我們就要用到free函數。

3、calloc函數：其作用是在內存的動態存儲區中分配n個長度為 size 的連續空間。函數返回一個指向分配區域的起始位置的指針；如果分配不成功，則返回NULL。

(4)c語言動態分配空間擴展閱讀：

函數運算符：

new

運算符new用於向系統申請動態存儲空間，並把首地址作為運算結果，它的使用形式為：

指針變數=new 數據類型；

例如：

int *p=new int

該語句的作用是會用new從內存中申請了一個int型變數（4個位元組），並將該變數的首地址賦給指針變數p。

new所建立的變數的初始值是任意的，也可在用new分配內存的同時進行初始化。使用形式為：

指針變數=new 數據類型（初始值）。

delete

堆內存可按照要求進行分配，程序對內存的需求量隨時會發生變化，有時程序在運行種可能會不再需要由new分配的內存空間，而且程序還未運行結束，這時就需要把先前佔用的內存空間釋放給堆內存，以後重新分配，供程序的其他部分使用。運算符delete用於釋放new分配的內存空間，刪除建立的對象，它的使用形式為：

delete指針變數；

其中的指針變數中保存著new分配的內存的首地址。

⑤ c語言中malloc是什麼怎麼用

malloc() 函數用來動態地分配內存空間，其原型為：void* malloc (size_t size);

說明：

【參數說明】

size 為需要分配的內存空間的大小，以位元組（Byte）計。

【函數說明】

malloc() 在堆區分配一塊指定大小的內存空間，用來存放數據。這塊內存空間在函數執行完成後不會被初始化，它們的值是未知的。如果希望在分配內存的同時進行初始化，請使用 calloc() 函數。

【返回值】

分配成功返回指向該內存的地址，失敗則返回 NULL。

操作：

由於申請內存空間時可能有也可能沒有，所以需要自行判斷是否申請成功，再進行後續操作。

如果 size 的值為 0，那麼返回值會因標准庫實現的不同而不同，可能是 NULL，也可能不是，但返回的指針不應該再次被引用。

注意：函數的返回值類型是 void *，void 並不是說沒有返回值或者返回空指針，而是返回的指針類型未知。所以在使用 malloc() 時通常需要進行強制類型轉換，將 void 指針轉換成我們希望的類型，例如：

#include<stdlib.h>

typedef int ListData;

ListData *data; //存儲空間基址

data = ( ListData * ) malloc( 100 * sizeof ( ListData ) );

(5)c語言動態分配空間擴展閱讀

實現malloc的方法：

(1)數據結構

首先我們要確定所採用的數據結構。一個簡單可行方案是將堆內存空間以塊的形式組織起來，每個塊由meta區和數據區組成，meta區記錄數據塊的元信息（數據區大小、空閑標志位、指針等等）。

數據區是真實分配的內存區域，並且數據區的第一個位元組地址即為malloc返回的地址 。

（2）尋找合適的block

現在考慮如何在block鏈中查找合適的block。一般來說有兩種查找演算法：

First fit:從頭開始，使用第一個數據區大小大於要求size的塊所謂此次分配的塊

Best fit:從頭開始，遍歷所有塊，使用數據區大小大於size且差值最小的塊作為此次分配的塊

兩種方式各有千秋，best fit有較高的內存使用率（payload較高），而first fit具有較高的運行效率。這里我們採用first fit演算法。

（3）開辟新的block
如果現有block都不能滿足size的要求，則需要在鏈表最後開辟一個新的block。

（4）分裂block
First fit有一個比較致命的缺點，就是可能會讓更小的size占據很大的一塊block，此時，為了提高payload,應該在剩餘數據區足夠大的情況下，將其分裂為一個新的block。

（5）malloc的實現

有了上面的代碼，我們就可以實現一個簡單的malloc.注意首先我們要定義個block鏈表的頭first_block,初始化為NULL；另外，我們需要剩餘空間至少有BLOCK_SIZE+8才執行分裂操作

由於我們需要malloc分配的數據區是按8位元組對齊，所以size不為8的倍數時，我們需要將size調整為大於size的最小的8的倍數。