我什么时候应该使用动态内存分配？

Question

我正在学习 C 语言中的 malloc、calloc、free 和 realloc，但我不知道什么时候应该使用这些函数。

例如：如果我想在 C 中创建一个创建数组的程序，并且它的大小由用户输入确定：

   int n;
   printf("Enter THe Number of element in Array:..\n");
   scanf("%d",&n);
   int x[n];
   for(int i = 0 ; i < n ; i++)
   {

       x[i] = i+ 1;
   }
      for(int y = 0 ; y < n ; y++)
   {

       printf("%d\n",x[y]);
   }

输出：

Enter THe Number of element in Array:..
5
1
2
3
4
5

所以我在这里创建了这个程序，没有使用动态内存分配，这让事情变得更复杂。

Answer 1

您的示例使用了一种称为可变长度数组的东西，它在某些情况下可以替代动态内存。但是，并非所有版本的 C 都支持 VLA（它们在 1999 年修订版中首次引入，并在 2011 年修订版中成为可选），它们不能是 struct 或 union 类型的成员，也不能用作“全局变量”在文件范围内。与固定大小的数组一样，一旦您退出其封闭范围（即块或函数），它们的存储就会被释放。它们通常不能任意大。

您将在以下情况下使用动态内存（malloc、calloc 或 realloc）：

• 您需要分配一个大块内存；
• 您需要能够扩大或缩小该内存；
• 您需要该内存在分配它的函数的生命周期之后持续存在；

Answer 2

堆通常比用于容纳自动变量的区域和静态存储区域（全局变量）大得多。

所以你可以在以下情况下使用动态分配：

1. 你需要分配内存，使用后释放
2. 当您需要更改分配的内存大小时。
3. 当您需要将在一个任务/函数中分配然后传递给另一个任务/函数并在作用域终止后使用的内存时
4. 您需要分配一大块内存。

但在你的例子中

int x[n];

不是动态分配。您只需分配具有大小设置运行时的自动数组。你不能改变它的大小，当你退出作用域时你也不能使用它，因为它的生命周期绑定到它定义的作用域。

Answer 3

一个（实际上很常见）情况是，如果该内存是在从其他地方，因为当该函数返回时，该内存将被重置 - 或“丢失”。

在这种情况下，您需要使用malloc（或相关）调用动态分配内存（在堆上）。这样分配的内存将是“全局的”，并且可以被程序的任何其他部分访问（只要它有指针），直到它被显式释放通过调用free() 函数。

这是一个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int* newArray(int n)
{
//  int x[n]; // Won't work: This is local (stack) memory that is lost on return
    int* x = malloc(n * sizeof(int)); // Works: This is global (heap) memory
    return x;
}

int main()
{
    int n;
    printf("Enter The Number of Elements in Array: ");
    scanf("%d", &n);
    int* x = newArray(n);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        x[i] = i + 1;
    }
    for (int y = 0; y < n; y++) {
        printf("%d\n", x[y]);
    }
    free(x); // You MUST free memory that you've allocated with malloc
    return 0;
}

（您可以尝试取消注释“不会工作”行并注释掉“工作”行，自己看看。）

Answer 4

您可以使用动态内存分配在运行时分配变量，并且您应该遵循一些步骤来使用它来分配内存

 int* x = malloc(n * sizeof(int)); 

并在使用后释放它

free(x);