C语言入门基础 第16章 堆管理

北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
16.3
动态数组的实现
C语言的内建数组属于静态数组，程序运行前就必须确定其 语言的内建数组属于静态数组， 语言的内建数组属于静态数组 数组容量。但是， 数组容量。但是，有的数组需要的容量在程序运行后才 会知道；对于这些数组， 会知道；对于这些数组，如果使用静态数组只能为其预 先设定一个足够大的数组容量， 先设定一个足够大的数组容量，因此造成内存空间的浪 本节将讨论如何借助堆管理来实现动态数组。 费。本节将讨论如何借助堆管理来实现动态数组。
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
16.1
分配和释放
在前面接触的指针变量都是指向栈上分配的空间， 在前面接触的指针变量都是指向栈上分配的空间，这些空间 都是由系统自动管理的C标准函数库提供了许多函数来实 都是由系统自动管理的 标准函数库提供了许多函数来实 现对堆上内存的管理，其中包括： 函数、 现对堆上内存的管理，其中包括：malloc函数、free函 函数 函 函数和realloc函数。使用这些函数都需要包 函数。 数、calloc函数和 函数和 函数 含头文件stdlib.h。本节先讨论 函数和free函数的 含头文件 。本节先讨论malloc函数和 函数和 函数的 使用。 使用。
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
free函数 16.1.2 free函数
由于形参为void指针，free函数可以接受任意类型的指针实参。 指针， 函数可以接受任意类型的指针实参。 由于形参为 指针 函数可以接受任意类型的指针实参 例如： 例如： 01 char * p1 = NULL; 02 int * p2 = NULL; 03 … 04 free(p1); 05 free(p2); 但是， 函数只释放指针指向的内容， 但是，free函数只释放指针指向的内容，而该指针的值仍然指向 函数只释放指针指向的内容 原来指向的地方，此时指针为野指针， 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。安全的做法是：在使用free函数释放指 导致不可预期的错误。安全的做法是：在使用 函数释放指 针指向的空间之后，将指针值置为NULL。因此，对于范例 针指向的空间之后，将指针值置为 。因此，对于范例161，需要在 语句前加入以下两行语句： ，需要在return语句前加入以下两行语句： 语句前加入以下两行语句 01 free(p); 02 p = NULL;
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
realloc函数 16.2.2 realloc函数
realloc函数的功能比 函数的功能比malloc函数和 函数和calloc函数更为丰富， 函数更为丰富， 函数的功能比 函数和 函数更为丰富 可实现内存分配和内存释放的功能。其函数声明如下： 可实现内存分配和内存释放的功能。其函数声明如下： void *realloc(void *p, int n); 其中，指针p必须为指向堆内存空间的指针，即由 必须为指向堆内存空间的指针， 其中，指针 必须为指向堆内存空间的指针 即由malloc函 函 函数或realloc函数分配空间的指针。realloc 函数分配空间的指针。 数、calloc函数或 函数或 函数分配空间的指针 函数将指针p指向的内存块的大小改变为 字节。如果n小 指向的内存块的大小改变为n字节 函数将指针 指向的内存块的大小改变为 字节。如果 小 于或等于p之前指向的空间大小 之前指向的空间大小， 于或等于 之前指向的空间大小，那么保持原有状态不变 如果n大于原来 之前指向的空间大小， 大于原来p之前指向的空间大小 。如果 大于原来 之前指向的空间大小，那么系统将重 新为p从堆上分配一块大小为 的内存空间，同时将p原来 从堆上分配一块大小为n的内存空间 新为 从堆上分配一块大小为 的内存空间，同时将 原来 指向空间的内容依次复制到新的内存空间上， 之前指向 指向空间的内容依次复制到新的内存空间上，p之前指向 的空间被释放。 分配的空间也是未初始化的。 的空间被释放。realloc分配的空间也是未初始化的。 分配的空间也是未初始化的
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
16.2
其他分配函数
除了malloc函数外，C标准库还提供了另外两个函数来分配 函数外， 标准库还提供了另外两个函数来分配 除了 函数外 堆内存： 函数和realloc函数。本节将对它们进行 函数。 堆内存：calloc函数和 函数和 函数 详细讨论，并与malloc函数进行比较。 函数进行比较。 详细讨论，并与 函数进行比较
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
16.3
动态数组的实现
借助堆管理来实现动态数组的基本思想就是动态地按需分配 要求多少内存就分配多少内存，根据需求， 。要求多少内存就分配多少内存，根据需求，使用分配 函数在堆上获取指定大小的内存空间， 函数在堆上获取指定大小的内存空间，最后将这块内存 空间的起始地址作为该数组的首地址。 空间的起始地址作为该数组的首地址。使用指针变量从 堆上动态分配空间的方法可以模拟实现动态数组， 堆上动态分配空间的方法可以模拟实现动态数组，即可 在运行期设定数组容量的数组。其基本代码步骤如下: 在运行期设定数组容量的数组。其基本代码步骤如下 元素类型名 * point = NULL; point = (元素类型名 *) malloc (数组容量 * sizeof(元素类型 元素类型名 数组容量 元素类型 名)); 或使用calloc，代码如下： 或使用 ，代码如下： 元素类型名 * point = NULL; point = (元素类型名 *) calloc (数组容量 sizeof(元素类型 数组容量, 元素类型名 数组容量 元素类型 名));
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
realloc函数 16.2.2 realloc函数
如果执行成功， 函数返回新空间的首地址。 如果执行成功，realloc函数返回新空间的首地址。如 函数返回新空间的首地址 果失败，则返回NULL。当p的值为 果失败，则返回 。 的值为NULL时，即 时 的值为 realloc(NULL, n)，其等效于 ，其等效于malloc(n)；当n的值为 ； 的值为 0时，即realloc(p, 0)，其等效于 时 ，其等效于free(p)。 。 注意：使用malloc函数、calloc函数和 函数、 函数和realloc函数分 注意：使用 函数 函数和 函数分 配的内存空间都要使用free函数或指针参数为 函数或指针参数为NULL 配的内存空间都要使用 函数或指针参数为 函数来释放。 的realloc函数来释放。 函数来释放
北京源智天下科技有限公司
Fra Baidu bibliotek
联系方式：http://www.rzchina.net
calloc函数 16.2.1 calloc函数
calloc函数的功能与 函数的功能与malloc函数相似，都从堆上分配内存。 函数相似， 函数的功能与 函数相似 都从堆上分配内存。 其函数声明如下： 其函数声明如下： void *calloc(int n, int size); 函数返回值为void型指针。如果执行成功，函数从堆上获得 型指针。如果执行成功， 函数返回值为 型指针 size×n的字节空间，并返回该空间的首地址。如果执行 的字节空间， × 的字节空间 并返回该空间的首地址。 失败，函数返回NULL。该函数与 失败，函数返回 。该函数与malloc函数一个显著的 函数一个显著的 不同是， 函数得到的内存空间是经过初始化的， 不同是，calloc函数得到的内存空间是经过初始化的，其 函数得到的内存空间是经过初始化的 内容为全0。 函数适合为数组申请空间， 内容为全 。calloc函数适合为数组申请空间，可以将 函数适合为数组申请空间 size设置为数组元素的空间长度，将n设置为数组容量。 设置为数组元素的空间长度， 设置为数组容量。 设置为数组元素的空间长度 设置为数组容量
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
malloc函数和memset函数 函数和memset 16.1.1 malloc函数和memset函数
该函数可以将内存空间按字节为单位置为指定的字符c。 该函数可以将内存空间按字节为单位置为指定的字符 。其 为要清零的内存空间的首地址， 为要设定的值 为要设定的值， 中，p为要清零的内存空间的首地址，c为要设定的值，n 为要清零的内存空间的首地址 为被操作的内存空间的字节长度。如果要使用memset清 为被操作的内存空间的字节长度。如果要使用 清 0，变量 的实参要为 。malloc函数和 的实参要为0。 函数和memset函数的操 ，变量c的实参要为 函数和 函数的操 作语句一般如下： 作语句一般如下： 01 int * p = NULL; /* p也可以为其他类型指针 也可以为其他类型指针 */ 02 p = (int *) malloc (sizeof(int)); 03 if (NULL == p) 04 printf(“Can’t get memory!\n”); 05 memset(p, 0, sizeof(int));
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
malloc函数和memset函数 函数和memset 16.1.1 malloc函数和memset函数
需要注意的是， 需要注意的是，malloc函数分配的内存空间是未初始化的 函数分配的内存空间是未初始化的 因此，一般在使用该内存空间时， 。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 。memset函数的函数声明 来将其初始化为全0。 来将其初始化为全 函数的函数声明 如下： 如下： void * memset(void * p, int c, int n);
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
free函数 16.1.2 free函数
从堆上获得的内存空间在程序结束后， 从堆上获得的内存空间在程序结束后，系统不会自动将其释 需要程序员自己来管理。一个程序结束时， 放，需要程序员自己来管理。一个程序结束时，必须保 证所有从堆上获得的空间已被安全释放， 证所有从堆上获得的空间已被安全释放，否则会导致内 存泻泄露。例如范例16-1就会发生内存泄露。如何避免 就会发生内存泄露。 存泻泄露。例如范例 就会发生内存泄露 内存泄露是堆内存管理的一个重点和难点。 内存泄露是堆内存管理的一个重点和难点。 free函数可以实现释放内存的功能。其函数声明为： 函数可以实现释放内存的功能。其函数声明为： 函数可以实现释放内存的功能 void free(void * p);
北京源智天下科技有限公司
联系方式：http://www.rzchina.net
malloc函数和memset函数 函数和memset 16.1.1 malloc函数和memset函数
malloc函数可以从堆上获得指定字节数的内存空间，其函 函数可以从堆上获得指定字节数的内存空间， 函数可以从堆上获得指定字节数的内存空间 数声明如下： 数声明如下： void * malloc(int n); 其中形参n为要求分配的字节数。如果函数执行成功， 其中形参 为要求分配的字节数。如果函数执行成功， 为要求分配的字节数 malloc函数返回获得的内存空间的首地址；如果函数执 函数返回获得的内存空间的首地址； 函数返回获得的内存空间的首地址 行失败，那么返回值为NULL。由于 行失败，那么返回值为 。由于malloc函数值的类型 函数值的类型 型指针， 为void型指针，因此可以将其值类型转换后赋值给任意 型指针 类型指针， 类型指针，这样就可以通过操作该类型指针来操作从堆 上获得的内存空间。 上获得的内存空间。
第16章 16章
堆管理
通过本章的学习，需要掌握以下知识点： 通过本章的学习，需要掌握以下知识点： 理解堆的概念； 理解堆的概念； malloc函数和 函数和free函数的正确使用； 函数的正确使用； 函数和 函数的正确使用 memset函数的正确使用； 函数的正确使用； 函数的正确使用 calloc函数和 函数和realloc函数的正确使用； 函数的正确使用； 函数和 函数的正确使用 动态数组的管理和使用。 动态数组的管理和使用。