C语言动态内存管理：分配与回收

"C语言动态内存分配讲解" C语言动态内存分配是编程中一个重要的概念，它允许程序员在程序运行时根据需要动态地分配和释放内存。这种机制与静态内存分配形成了鲜明对比，提供了更高的灵活性和可扩展性。 静态内存分配在编译时就已经决定了内存的大小，通常用于全局变量、静态变量和栈上声明的局部变量。它的优点是效率高，因为内存由编译器自动管理。然而，其缺点在于内存大小不可变，不支持在运行时根据数据需求的变化来调整。 动态内存分配则在程序运行时进行，主要涉及的函数有： 1. `malloc`: 这个函数用于在堆区分配指定大小的内存。例如，`void* ptr = malloc(size_t size)`会返回一个指向新分配内存的指针，`size`参数表示所需的字节数。如果内存分配失败，`malloc`会返回`NULL`。 2. `free`: 当不再需要动态分配的内存时，必须使用`free`函数将其释放，以防止内存泄漏。例如，`free(ptr)`将释放`ptr`所指向的内存块。 3. `calloc`: 这个函数除了分配内存外，还会初始化分配的内存为0。`void* ptr = calloc(num, size)`会分配`num`个`size`大小的元素，并返回指向它们的指针。 4. `realloc`: 此函数用于改变已分配内存块的大小。`void* ptr = realloc(void* old_ptr, size_t new_size)`可以将`old_ptr`指向的内存块大小调整为`new_size`。如果`new_size`更大，会在原有内存后面扩展；如果更小，会尝试收缩内存，并返回新的指针。如果分配失败，`realloc`可能会丢失原有的内存块，因此使用时需谨慎。 动态内存分配虽然灵活，但也伴随着风险，比如： - 内存泄漏：忘记释放分配的内存，导致程序占用的内存不断增长。 - 野指针：如果释放了内存但未将指针设为`NULL`，后续使用该指针可能导致未定义行为。 - 内存碎片：频繁的动态分配和释放可能导致内存碎片，降低系统的整体性能。 - 性能开销：动态分配内存比静态分配慢，因为需要在运行时进行计算和管理。 在实际开发中，应当根据对象的生命周期、大小和需求来明智地选择静态或动态分配。对于生命周期短、大小确定的变量，静态分配更合适；而对于那些生命周期长、大小不确定或需要跨函数调用的对象，动态分配是更好的选择。正确使用动态内存分配是编写高效、健壮C程序的关键。