【基础C&C++】内存函数

 1.malloc函数

原型：extern void *malloc(unsigned int num_bytes);

　　头文件：在TC2.0中可以用malloc.h或 alloc.h (注意：alloc.h 与 malloc.h 的内容是完全一致的)，而在Visual C++6.0中可以用malloc.h或者stdlib.h。

　　功能：分配长度为num_bytes字节的内存块

　　返回值：如果分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。

说明：关于该函数的原型，在旧的版本中malloc返回的是char型指针，新的ANSIC标准规定，该函数返回为void型指针，因此必要时要进行类型转换。void*类型可以强制转换为任何其它类型的指针。

1.1 malloc实现机制

    malloc函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用malloc函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到连接表上。调用free函数时，它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时用户申请一个大的内存片段，那么空闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是，malloc函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。如果无法获得符合要求的内存块，malloc函数会返回NULL指针，因此在调用malloc动态申请内存块时，一定要进行返回值的判断。

1.2 malloc 和 new 比较

从函数声明上可以看出。malloc和 new 至少有两个不同: new 返回指定类型的指针，并且可以自动计算所需要大小。比如：

　　int *p;

　　p = new int;//返回类型为int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int);

　　或：

　　int* parr;

　　parr = new int [100]; //返回类型为 int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int) * 100;

　　而 malloc 则必须由我们计算要字节数，并且在返回后强行转换为实际类型的指针。

　　int* p;

　　p = (int *)malloc (sizeof(int));

　　第一、malloc 函数返回的是 void * 类型。对于C++，如果你写成：p = malloc (sizeof(int)); 则程序无法通过编译，报错：“不能将 void* 赋值给 int * 类型变量”。所以必须通过 (int *) 来将强制转换。而对于C，没有这个要求，但为了使C程序更方便的移植到C++中来，建议养成强制转换的习惯。

　　第二、函数的实参为sizeof(int) ，用于指明一个整型数据需要的大小。如果你写成：

　　int* p = (int*) malloc (1);

　　代码也能通过编译，但事实上只分配了1个字节大小的内存空间，当你往里头存入一个整数，就会有3个字节无家可归，而直接“住进邻居家”！造成的结果是后面的内存中原有数据内容被改写。

　　malloc 也可以达到 new [] 的效果，申请出一段连续的内存，方法无非是指定你所需要内存大小。

　　比如想分配100个int类型的空间：

　　int* p = (int*) malloc ( sizeof(int) * 100 ); //分配可以放得下100个整数的内存空间。

　　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。

　　除了分配及最后释放的方法不一样以外，通过malloc或new得到指针，在其它操作上保持一致。

　　对其做一个特例补充

　　char *ptr;

　　if ((ptr =(char *)malloc(0)) == NULL)

　　puts("Gota null pointer");

　　else

　　puts("Gota valid pointer");

　　此时得到的是Got avalid pointer。把0赋给malloc能得到一个合法的指针。

2. calloc函数

用 法: void *calloc(unsigned n,unsignedsize)；

功 能: 在内存的动态存储区中分配n个长度为size的连续空间，函数返回一个指向分配起始地址的指针；如果分配不成功，返回NULL。

　　跟malloc的区别：

　　calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零，而malloc不初始化，里边数据是随机的垃圾数据。

3. alloca

void * __cdecl alloca(size_t);

　内存分配函数,与malloc,calloc,realloc类似.

　　但是注意一个重要的区别,_alloca是在栈(stack)上申请空间,用完马上就释放.

　　包含在头文件malloc.h中.

         alloca不具可移植性, 而且在没有传统堆栈的机器上很难实现。

　　当它的返回值直接传入另一个函数时会带来问题,因为他分配在栈上.

　　由于这些原因, alloca不宜使用在必须广泛移植的程序中, 不管它可能多么有用。

4.realloc

extern void *realloc(void *mem_address, unsigned intnewsize);

　头文件：#include <stdlib.h> 有些编译器需要#include <alloc.h>，在TC2.0中可以使用alloc.h头文件

　　功能：先按照newsize指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来mem_address所指内存区域，同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。

　　返回值：如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。　

注意：这里原始内存中的数据还是保持不变的。当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。

详细说明及注意要点

1、如果有足够空间用于扩大mem_address指向的内存块，则分配额外内存，并返回mem_address

　　这里说的是“扩大”，我们知道，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。也就是说，如果原先的内存大小后面还有足够的空闲空间用来分配，加上原来的空间大小＝ newsize。那么就ok。得到的是一块连续的内存。

　　2、如果原先的内存大小后面没有足够的空闲空间用来分配，那么从堆中另外找一块newsize大小的内存。并把原来大小内存空间中的内容复制到newsize中。返回新的mem_address指针。（数据被移动了）。老块被放回堆上。

特殊情况

　　如果mem_address为null，则realloc()和malloc()类似。分配一个newsize的内存块，返回一个指向该内存块的指针。

　　如果newsize大小为0，那么释放mem_address指向的内存，并返回null。