realloc函數

realloc()函數可以重用或擴展以前用malloc()、calloc()及realloc()函數自身分配的內存。

函數原型：

extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);
//指針名 = （數據類型*） realloc （要改變內存大小的指針名，新的大小）。
//新的大小一定要大于原來的大小，不然的話會導致數據丟失！
//如果newsize大小為0，那么釋放mem_address指向的內存，并返回NULL。

先判斷當前的指針是否有足夠的連續空間，如果有，擴大mem_address指向的地址，并且將 mem_address返回，如果空間不夠，先按照 newsize 指定的大小分配空間，將原有數據從頭到尾拷貝到新分配的內存區域，而后釋放原來 mem_address 所指內存區域（注意：原來指針是自動釋放，不需要使用free），同時返回新分配的內存區域的首地址。即重新分配存儲器塊的地址。

1、 realloc()函數需兩個參數：一個是包含地址的指針（該地址由之前的malloc()、calloc()或realloc()函數返回），另一個是要新分配的內存字節數。

2、 realloc()函數分配第二個參數指定的內存量，并把第一個參數指針指向的之前分配的內容復制到新配的內存中，且復制的內容長度等于新舊內存區域中較小的那一個。即新內存大于原內存，則原內存所有內容復制到新內存，如果新內存小于原內存，只復制長度等于新內存空間的內容。

3、realloc()函數的第一個參數若為空指針，相當于分配第二個參數指定的新內存空間，此時等價于malloc()、calloc()或realloc()函數。

4、如果是將分配的內存擴大，則有以下3種情況：

1） 如果當前內存段后面有需要的內存空間，則直接擴展這段內存空間，realloc()將返回原指針。

2） 如果當前內存段后面的空閑字節不夠，那么就使用堆中的第一個能夠滿足這一要求的內存塊，將目前的數據復制到新的位置，并將原來的數據塊釋放掉，返回新的內存塊地址位置。

3） 如果申請失敗，將返回NULL，此時，原來的指針仍然有效。

注意事項：

1、第一個參數要么是空指針，要么是指向以前分配的內存。如果不指向以前分配的內存或指向已釋放的內存，結果就是不確定的。

2、 如果調用成功，不管當前內存段后面的空閑空間是否滿足要求，都會釋放掉原來的指針，重新返回一個指針，雖然返回的指針有可能和原來的指針一樣，即不能再次釋放掉原來的指針。

返回值：如果重新分配成功則返回指向被分配內存的指針，否則返回空指針NULL。

注意：這里原始內存中的數據還是保持不變的。當內存不再使用時，應使用free()等函數將內存塊釋放

#include
#include
int main()
{
  int i;
  int *t;


  int*pn = (int*)malloc(10 * sizeof(int));//這里只是申請10個int的空間
  t = pn;


  for (i = 0; i < 10; i++) {  //賦值
    pn[i] = i;
  }


          //如果將這里的數值改大就將有可能出現空閑空間不足，從而申請一塊新內存
  pn = (int*)realloc(pn, 20 * sizeof(int)); //多擴充10個int空間加上之前的就是一共20個int


  for (i = 10; i < 20; i++) {//再賦值  注意從第10個開始的
    pn[i] = i;
  }


  for (i = 0; i < 20; i++) {//輸出
    printf("%3d", pn[i]);
  }


  printf("
");
  printf("p=%p 
t=%p
", pn, t);//輸出地址




  free(pn);//釋放空間
  pn = NULL;//指針指空


  return 0;




}


如果申請空間的數值較小，原來申請的動態內存后面還有空余內存，系統將直接在原內存空間后面擴容
并返回原動態空間基地址；如果申請空間的數值較大，原來申請的空間后面沒有足夠大的空間擴容，
系統將重新申請一塊新的內存，并把原來空間的內容拷貝過去，原來空間OS自動free;如果申請空間的數值非常大，
系統內存申請失敗，返回NULL,原來的內存不會釋放。注意：如果擴容后的內存空間較原空間小，將會出現數據丟失，
如果直接realloc(p, 0);相當于free(p).

使用總結：

（1）realloc失敗的時候，返回NULL

（2）realloc失敗的時候，原來的內存不改變，不會釋放也不會移動

（3）假如原來的內存后面還有足夠多剩余內存的話，realloc的內存=原來的內存+剩余內存,realloc還是返回原來內存的地址; 假如原來的內存后面沒有足夠多剩余內存的話，realloc將申請新的內存，然后把原來的內存數據拷貝到新內存里，原來的內存將被free掉,realloc返回新內存的地址

（4）如果size為0，效果等同于free()。這里需要注意的是只對指針本身進行釋放，例如對二維指針**a，對a調用realloc時只會釋放一維，使用時謹防內存泄露。

（5）傳遞給realloc的指針必須是先前通過malloc(),calloc(), 或realloc()分配的

（6）傳遞給realloc的指針可以為空，等同于malloc。

malloc與free函數

malloc中文叫動態內存分配，用于申請一塊連續的指定大小的內存塊區域以void*類型返回分配的內存區域地址，當無法知道內存具體位置的時候，想要綁定真正的內存空間，就需要用到動態的分配內存，且分配的大小就是程序要求的大小。

函數原型：

void * malloc（size_t size）；


在以前 malloc返回的是char型指針，新的ANSIC標準規定，該函數返回為void型指針，因此必要時要進行類型轉換。
它能向系統申請分配一個長度為num_bytes（或size）個字節的內存塊。


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。當函數申請內存分配成功時，
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。
（它返回的是分配得到的內存的首字節地址），如果無法獲得符合要求的內存塊，malloc函數會返回空指針

size為要申請的空間大小，需要我們手動的去計算，如int *p = (int * )malloc(20*sizeof(int)),如果編譯器默認int為4字節存儲的話，那么計算結果是80 Byte，一次申請一個80 Byte的連續空間，并將空間基地址強制轉換為int類型，賦值給指針p,此時申請的內存值是不確定的。

malloc函數的實質體現在，它有一個將可用的內存塊連接為一個長長的列表的所謂 空閑鏈表的功能。

調用malloc函數時，它沿連接表尋找一個大到足以滿足用戶請求所需要的內存塊。然后，將該內存塊一分為二（一塊的大小與用戶請求的大小相等，另一塊的大小就是剩下的字節）。接下來，將分配給用戶的那塊內存傳給用戶，并將剩下的那塊（如果有的話）返回到連接表上。

調用free函數時，它將用戶釋放的內存塊連接到空閑鏈上。到最后，空閑鏈會被切成很多的小內存片段，如果這時用戶申請一個大的內存片段，那么空閑鏈上可能沒有可以滿足用戶要求的片段了。

于是，malloc函數請求延時，并開始在空閑鏈上翻箱倒柜地檢查各內存片段，對它們進行整理，將相鄰的小空閑塊合并成較大的內存塊。如果無法獲得符合要求的內存塊，malloc函數會返回NULL指針（空指針），因此在調用malloc動態申請內存塊時，一定要進行返回值的判斷。

#include
#include  


int main(void)
{
  int count, *array; /*count是一個計數器，array是一個整型指針，也可以理解為指向一個整型數組的首地址*/


  if ((array=(int *) malloc(10 * sizeof(int))) == NULL)//把類型強制轉換為int 申請內存空間 10個int的空間 
                   //一個int大小是sizeof(int)
  {
    printf("不能成功分配存儲空間。");
    exit(1); //強制結束程序
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*給數組賦值*/
    array[count] = count;
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*打印數組元素*/
    printf("%2d", array[count]);
  }
  return 0;


}

free函數：

free()是C語言中釋放內存空間的函數，通常與申請內存空間的函數malloc()結合使用，可以釋放由 malloc()、calloc()、realloc() 等函數申請的內存空間。

函數原型：

void free(void *ptr);
ptr-- 指針指向一個要釋放內存的內存塊，該內存塊之前是通過調用 
malloc、calloc 或 realloc 進行分配內存的。如果傳遞的參數是一個空指針，則不會執行任何動作。
該函數不返回任何值。

上面的例子：

#include
#include  


int main(void)
{
  int count, *array; /*count是一個計數器，array是一個整型指針，也可以理解為指向一個整型數組的首地址*/


  if ((array=(int *) malloc(10 * sizeof(int))) == NULL)//把類型強制轉換為int 申請內存空間 10個int的空間 
                              //一個int大小是sizeof(int)
  {
    printf("不能成功分配存儲空間。");
    exit(1); //強制結束程序
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*給數組賦值*/
    array[count] = count;
  }


  for (count = 0; count < 10; count++) { /*打印數組元素*/
    printf("%2d", array[count]);
  }
  
  free(array);  //剛剛沒有進行釋放內存


  return 0;


}


******free的重要性：*******


靜態內存的數量在編譯時是固定的，在運行期間也不會改變，
自動變量使用的內存數量在程序執行期間自動增加或減少，但是動態內存分配內存的數量只會增加，除非使用free函數進行釋放


它創建了指針array，并調用了malloc函數進行內存分配了（10* 4(int) ）40個字節的內存，假設，如代碼注釋所示，
遺漏了free,當函數結束時，作為自動變量的指針array也會消失，但是它所指向的40個字節的內存卻仍然存在，
由于array指針已被銷毀，所以無法訪問這塊內存，它也不能被重復使用，因為代碼中沒有調用free函數釋放這塊內存，
如果是一個函數，當第二次調用它時，它又創建了array指針，并調用malloc分配40個字節的內存，第一次調用的40個字節的內存已不可用，
所以malloc函數分配了另外的內存，當函數結束時該內存也無法被訪問和再使用，如果循環要進行1000次,那么每一次的調用都會分配內存，
持續增加，實際上，等不到程序結束，內存早已被耗盡，這類問題被稱為內存泄漏，所以 為防止這類問題的發生，
必須要在動態內存分配函數后加上free函數釋放內存。

總結：

malloc 必須要由我們計算字節數，并且在返回后強行轉換為實際類型的指針。另外有一點不能直接看出的區別是，malloc 只管分配內存，并不能對所得的內存進行初始化，所以得到的一片新內存中，其值將是隨機的

一般使用后要使用free(起始地址的指針) 對內存進行釋放，不然內存申請過多會導致內存泄漏會影響計算機的性能，以至于得重啟電腦。如果使用過后不清零，還可以使用該指針對該塊內存進行訪問。

通常，malloc函數要和free函數一起配對使用，free函數的參數是之前mallloc函數返回的地址（指針），該函數釋放之前malloc函數分配的內存，因此，動態內存分配的存儲期是從動態內存分配函數malloc（或其他）到f調用ree函數釋放內存為止，涉嫌malloc和free函數管理著一個內存池。

每次調用malloc分配內存給程序使用，每次調用free函數把內存空間歸還給內存池中，這樣便可以重復使用這些內存，free函數的參數應該是一個指針，指向由malloc函數分配的一塊內存，不能用free函數釋放通過其他方式（如 ：聲明一個數組），分配的內存，malloc函數和free函數的原型都在stdio.h頭文件中。

審核編輯：郭婷