malloc函式

2puT發表於2016-07-19
函式

malloc 向系統申請分配指定size個位元組的記憶體空間。返回型別是 void* 型別。void* 表示未確定型別的指標。C,C++規定，void* 型別可以強制轉換為任何其它型別的指標。
中文名
動態記憶體分配
外文名
memory allocation
簡    稱
malloc
原    型
extern void *malloc

目錄

  1. 1函式定義
  2. ▪原型
  3. ▪標頭檔案
  4. ▪函式宣告
  5. ▪功能
  1. ▪返回值
  2. ▪說明
  3. ▪名稱解釋
  4. ▪相關函式
  5. 2與new的區別
  1. 3工作機制
  2. 4程式示例
  3. ▪正常程式
  4. ▪記憶體洩漏例項

函式定義

編輯

原型

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extern void *malloc(unsigned int num_bytes);

標頭檔案

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#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>

函式宣告

1
void *malloc(size_t size);
備註：void* 表示未確定型別的指標，void *可以指向任何型別的資料，更明確的說是指申請記憶體空間時還不知道使用者是用這段空間來儲存什麼型別的資料（比如是char還是int或者其他資料型別）。

功能

分配長度為num_bytes位元組的記憶體塊

返回值

如果分配成功則返回指向被分配記憶體的指標(此儲存區中的初始值不確定)，否則返回空指標NULL。當記憶體不再使用時，應使用free()函式將記憶體塊釋放。函式返回的指標一定要適當對齊，使其可以用於任何資料物件。

說明

關於該函式的原型，在以前malloc返回的是char型指標，新的ANSIC標準規定，該函式返回為void型指標，因此必要時要進行型別轉換。

名稱解釋

malloc的全稱是memory allocation，中文叫動態記憶體分配，當無法知道記憶體具體位置的時候，想要繫結真正的記憶體空間，就需要用到動態的分配記憶體。

相關函式

calloc、realloc、free、_alloca

與new的區別

編輯
從本質上來說，malloc（Linux上具體實現可以參考man malloc，glibc通過brk()&mmap()實現）是libc裡面實現的一個函式，如果在source code中沒有直接或者間接include過stdlib.h，那麼gcc就會報出error：‘malloc’ was not declared in this scope。如果生成了目標檔案（假定動態連結malloc），如果執行平臺上沒有libc（Linux平臺，手動指定LD_LIBRARY_PATH到一個空目錄即可），或者libc中沒有malloc函式，那麼會在執行時（Run-time）出錯。new則不然，是c++的關鍵字，它本身不是函式。new不依賴於標頭檔案，c++編譯器就可以把new編譯成目的碼（g++4.6.3會向目標中插入_Znwm這個函式，另外，編譯器還會根據引數的型別，插入相應的建構函式）。
在使用上，malloc 和 new 至少有兩個不同: new 返回指定型別的指標，並且可以自動計算所需要大小。比如：
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int *p;
p = new int;
//返回型別為int *型別(整數型指標)，分配大小為sizeof(int);
或：
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int *parr;
parr = new int[100];
//返回型別為int *型別(整數型指標)，分配大小為sizeof(int) * 100;
而 malloc 則必須要由我們計算位元組數，並且在返回後強行轉換為實際型別的指標。
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int *p;
p = (int*)malloc(sizeof(int) * 128);
//分配128個（可根據實際需要替換該數值）整型儲存單元，
//並將這128個連續的整型儲存單元的首地址儲存到指標變數p中
double *pd = (double*)malloc(sizeof(double) * 12);
//分配12個double型儲存單元，
//並將首地址儲存到指標變數pd中
第一、malloc 函式返回的是 void * 型別。
對於C++，如果你寫成：p = malloc (sizeof(int)); 則程式無法通過編譯，報錯：“不能將 void* 賦值給 int * 型別變數”。
所以必須通過 (int *) 來將強制轉換。而對於C，沒有這個要求，但為了使C程式更方便的移植到C++中來，建議養成強制轉換的習慣。
第二、函式的實參為 sizeof(int) ，用於指明一個整型資料需要的大小。
在Linux中可以有這樣：malloc(0),這是因為Linux中malloc有一個下限值16Bytes，注意malloc(-1)是禁止的；但是在某些系統中是不允許malloc(0)的。
在規範的程式中我們有必要按照這樣的格式去使用malloc及free:
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type *p;
if(NULL == (p = (type*)malloc(sizeof(type))))
/*請使用if來判斷,這是有必要的*/
{
    perror("error...");
    exit(1);
}
.../*其它程式碼*/
free(p);
p = NULL;/*請加上這句*/
malloc 也可以達到 new [] 的效果，申請出一段連續的記憶體，方法無非是指定你所需要記憶體大小。
比如想分配100個int型別的空間：
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int *p = (int*)malloc(sizeof(int) * 100);
//分配可以放得下100個整數的記憶體空間。
另外有一點不能直接看出的區別是，malloc 只管分配記憶體，並不能對所得的記憶體進行初始化，所以得到的一片新記憶體中，其值將是隨機的。
除了分配及最後釋放的方法不一樣以外，通過malloc或new得到指標，在其它操作上保持一致。
對其做一個特例補充
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char *ptr;
if((ptr = (char*)malloc(0)) == NULL)
    puts("Gotanullpointer");
else
    puts("Gotavalidpointer");
此時得到的是Got a valid pointer。把0賦給malloc能得到一個合法的指標。

工作機制

編輯
malloc函式的實質體現在，它有一個將可用的記憶體塊連線為一個長長的列表的所謂空閒連結串列。呼叫malloc函式時，它沿連線表尋找一個大到足以滿足使用者請求所需要的記憶體塊。然後，將該記憶體塊一分為二（一塊的大小與使用者請求的大小相等，另一塊的大小就是剩下的位元組）。接下來，將分配給使用者的那塊記憶體傳給使用者，並將剩下的那塊（如果有的話）返回到連線表上。呼叫free函式時，它將使用者釋放的記憶體塊連線到空閒鏈上。到最後，空閒鏈會被切成很多的小記憶體片段，如果這時使用者申請一個大的記憶體片段，那麼空閒鏈上可能沒有可以滿足使用者要求的片段了。於是，malloc函式請求延時，並開始在空閒鏈上翻箱倒櫃地檢查各記憶體片段，對它們進行整理，將相鄰的小空閒塊合併成較大的記憶體塊。如果無法獲得符合要求的記憶體塊，malloc函式會返回NULL指標，因此在呼叫malloc動態申請記憶體塊時，一定要進行返回值的判斷。
Linux Libc6採用的機制是在free的時候試圖整合相鄰的碎片，使其合併成為一個較大的free空間。

程式示例

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正常程式

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typedef struct data_type{
 
 
    int age;
     
 
    char name[20];
    
 
}data;
 
 
data*bob=NULL;
   
     
bob=(data*)malloc(sizeof(data));
 
 
if(bob!=NULL)
{
 
 
    bob->age=22;
         
 
    strcpy(bob->name,"Robert");
    
         
    printf("%sis%dyearsold\n",bob->name,bob->age);
 
 
}
    
     
else
 
{
 
    printf("mallocerror!\n");
         
    exit(-1);
    
}
     
     
free(bob);
 
bob=NULL;

記憶體洩漏例項

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例1：
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define MAX 100000000
 
int main(void)
{
    int *a[MAX] = {NULL};
    int i;
    for(i=0;i<MAX;i++)
    {
    a[i]=(int*)malloc(MAX);
    }
    return 0;
}
例2：
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#include "stdio.h"
 
#include "malloc.h"//malloc()函式被包含在malloc.h裡面
 
 
int main(void)
{
 
    char *a = NULL;//宣告一個指向a的char*型別的指標
         
    a = (char*)malloc(100*sizeof(char));//使用malloc分配記憶體的首地址，然後賦值給a
 
    if(!a)//如果malloc失敗，可以得到一些log
         
    {
        perror("malloc");
        return -1;
    }
 
    sprintf(a,"%s","HelloWorld\n");//"HelloWorld\n"寫入a指向的地址
     
    printf("%s\n",a);//輸出使用者輸入的資料
     
    free(a);//釋放掉使用的記憶體地址
 
    return 0;//例2有無記憶體洩露？
  
}
 
注：例1：對malloc申請之後沒有檢測返回值；例2：檢測malloc返回值條件有誤。

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