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C语言中malloc、calloc、realloc和free函数的使用方法

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C标准函数库中，常见的堆上内存管理函数有malloc(), calloc(), recalloc(), free()。

之所以使用堆，是因为栈只能用来保存临时变量、局部变量和函数参数。在函数返回时，自动释放所占用的存储空间。而堆上的内存空间不会自动释放，直到调用free()函数，才会释放堆上的存储空间。

1、malloc()

头文件：stdlib.h

声明：void * malloc(int n);

含义：在堆上，分配n个字节，并返回void指针类型。

返回值：分配内存成功，返回分配的堆上存储空间的首地址；否则，返回NULL

2、calloc()

头文件：stdlib.h

声明：void *calloc(int n, int size);

含义：在堆上，分配n*size个字节，并初始化为0，返回void* 类型

返回值：同malloc() 函数

3、recalloc()

头文件：stdlib.h

声明：void * realloc(void * p,int n);

含义：重新分配堆上的void指针p所指的空间为n个字节，同时会复制原有内容到新分配的堆上存储空间。注意，若原来的void指针p在堆上的空间不大于n个字节，则保持不变。

返回值：同malloc() 函数

4、free()

头文件：stdlib.h

声明：void free (void * p);

含义：释放void指针p所指的堆上的空间。

返回值：无

5、memset()

头文件：string.h

声明：void * memset (void * p, int c, int n) ;

含义：对于void指针p为首地址的n个字节，将其中的每个字节设置为c。

返回值：返回指向存储区域 p 的void类型指针。

二、示例代码

/*
*  Author: klchang
*  Description:
        Test the memory management functions in heap.
*  Created date: 2016.7.29
*/

#include <stdio.h>  // scanf, printf
#include <stdlib.h> // malloc, calloc, realloc, free
#include <string.h> // memset

#define SIZE 10

// Input Module
int* inputModule(int* ptrCount)
{
    int* arr, d, i = 0;
    int length = SIZE;

    // Apply malloc()
    arr = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int));
    memset(arr, 0, length * sizeof(int));

    // Input module
    printf("Input numbers until you input zero: \n");
    while (1) {
        scanf("%d", &d);
        // count
        *ptrCount += 1;
        if (0 == d) {
            arr[i] = 0;
            break;
        } else {
            arr[i++] = d;
        }
        if (i >= length) {
            // Apply realloc()
            realloc(arr, 2*length*sizeof(int));
            memset(arr+length, 0, length * sizeof(int));
            length *= 2;
        }
    }

    return arr;
}


// Output module
void outputModule(int* arr, int* ptrCount)
{
    int i;

    printf("\nOutput all elements that have been input: \n");
    for(i = 0; i < *ptrCount; i++) {
        if (i && i%5 == 0)
            printf("\n");
        printf("\t%d", *(arr+i));
    }

    // Release heap memory space
    free(ptrCount);
    free(arr);
}

int main()
{
    int i = 0;
    int* ptrCount;
    int* arr;

    // Apply calloc()
    ptrCount = (int *)calloc(1, sizeof(int));
    // Input Module
    arr = inputModule(ptrCount);
    // Before free() function, output the count of input numbers
    printf("\n\nBefore using free() function, Count: %d", *ptrCount);
    // Output Module
    outputModule(arr, ptrCount);
    // After free() function, output the count of input numbers
    printf("\n\nAfter using free() function, Count: %d", *ptrCount);

    return 0;
}