动态分配内存和建立动态数组

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：而动态数组长度可以随程序的需要而重新指定大小。对于这种问题，用静态数组的办法很难解决。为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数结合指针可以按需要动态地分配内存空间，从而构建动态数组，也可把不再使用的空间回收待用，为有效地利用内存资源提供了手段。检查动态内存是否分配成功。所以给array[][]申请内存，程序段如下：3.动态构建三维数组的内存分配函数说明如下：*pArr：指向

静态数组比较常见，数组长度预先定义好，在整个程序中，一旦给定大小后就无法再改变长度，静态数组自己自动负责释放占用的内存。而动态数组长度可以随程序的需要而重新指定大小。动态数组由内存分配函数（malloc）从堆（heap）上分配存储空间，只有当程序执行了分配函数后，才为其分配内存，同时由程序员自己负责释放分配的内存（free）。

在实际的编程中，往往会发生这种情况：即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。对于这种问题，用静态数组的办法很难解决。为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数结合指针可以按需要动态地分配内存空间，从而构建动态数组，也可把不再使用的空间回收待用，为有效地利用内存资源提供了手段。

对于静态数组，其创建和引用都非常方便，使用完也无需释放内存空间，但是创建后无法改变其大小是其致命弱点。对于动态数组，其创建麻烦，使用完必须由程序员自己释放内存空间，否则会引起内存泄露。但动态数组使用非常灵活，能根据程序需要动态分配大小。构建动态数组时，我们本遵循下面的原则：

（1）申请的时候从外层往里层，逐层申请；

（2）释放的时候从里层往外层，逐层释放；

在构建动态数组所需指针的时候，对于构建一维动态数组，需要一维指针；对于二维，则需要一维、二维指针；对于三维，需要一、二、三维指针；依此类推。

1.动态内存分配与释放函数

/*动态内存分配与释放函数*/

void*malloc(unsigned int size);

void*calloc(unsigned int num,unsigned int size);

void*realloc(void*p,unsigned int size);

void free(void*p);

说明：

（1）malloc（）函数成功则返回所开辟空间首地址，失败则返回空指针，其功能是向系统申请size字节堆的空间；

calloc（）成功则返回所开辟空间首地址，失败则返回空指针，其功能是按类型向系统申请num个size字节堆的空间；

realloc（）成功则返回所开辟空间首地址，失败则返回空指针，其功能是将p指向的空间变为个size字节堆的空间；

free（）没有返回值，其功能是释放p指向的堆空间；

（2）规定为void*类型，并不是说该函数调用后无返回值，而是返回一个结点的地址，该地址指向的类型为void（无类型或类型不确定），即一段存储区的首址，其具体类型无法确定，只有使用时根据各个域值数据再确定。可以用强制转换的方法将其转换为别的类型。例如：

double*pd=NULL;

pd=(double*)calloc(10,sizeof(double));

上述语句表示将向系统申请10个连续的double类型的存储空间，并用指针pd指向这个连续的空间的首地址。接着用（double）对calloc（）函数的返回类型进行转换，以便把double类型数据的地址赋值给指针pd。

（3）使用sizeof的目的是用来计算一种类型占有的字节数，以便适合不同的编译器。

（4）检查动态内存是否分配成功。由于动态分配不一定成功，为此要附加一段异常处理程序，不致程序运行停止，使用户不知所措。通常采用这样的异常处理程序段：

（5）以上四个函数头文件均包含在＜stdlib.h＞中。

（6）分配的堆空间是没有名字的，只能通过返回的指针找到它。

（7）绝不能对非动态分配存储块使用free（）函数，也不能对同一块内存区同时用free（）函数释放两次。例如：(www.chuimin.cn)

free(p);

（8）调用free（）函数时，传入指针指向的内存被释放，但调用函数的指针值可能保持不变，因为p是作为形参传递给了函数。严格来讲，被释放的指针值是无效的，因为它已不再指向所申请的内存区，这时对它的任何使用便可能会可带来问题。所以在释放一个指针指向的内存后，将该指针赋值为0，避免该指针成为野指针。例如：

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

free（p）； /*释放p指向内存*/

p=0； /*或者p=NULL，释放p指向的内存后，将p指针赋值为0，避免p指针成为野指针*/

（9）malloc（）与calloc（）的区别。对于用malloc（）分配的内存区间，如果原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0；反之，如果这部分内存空间曾经被分配、释放和重新分配，则其中可能遗留各种各样的数据。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）能正常运行，但经过一段时间后（内存空间已被重新分配）可能会出现问题，因此在使用它之前必须先进行初始化（可用memset（）函数将其初始化为0）。但是用calloc（）函数分配到的空间在分配时就已经被初始化为0了。当你在calloc（）函数和malloc（）函数之间作选择时，你需考虑是否要初始化所分配的内存空间，从而来选择相应的函数。

2.动态数组构建过程

以三维整型数组为例“int array[x][y][z]；”，先遵循从外到里，逐层申请的原则：

（1）最外层的指针就是数组名array，它是一个三维指针，指向的是array[]。array[]是二维指针，所以给array申请内存空间需要一个三维指针。例如：

int***p=（int***）malloc（x*sizeof（int**））； /*给三维数组array[x][y][z]动态分配内存*/

也可以使用以下语句：

array=（int***）malloc（x*sizeof（int**））/*指针p指向的是array三维数组的第一维，有x个元素，所以要sizeof（x* （int**））*/

（2）次层指针是array[]，它是一个二维指针，指向的是array[][]。array[][]是一维指针。例如：

（3）最内层指针是array[][]，它是个一维指针，所指向的是array[][][]。array[][][]是个整型常量。所以给array[][]申请内存，程序段如下：

3.动态构建三维数组的内存分配函数

说明如下：

*pArr：指向三维数组首地址；

*x：三维数组第一维元素个数；