何时以及为何使用 malloc？

Question

好吧，我不明白何时以及为什么需要使用 malloc 分配内存。

这是我的代码：

#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char *argv[]) {

  typedef struct {
    char *name;
    char *sex;
    int age;
  } student;


  //Now I can do two things
  student p;

  //or
  student *ptr = (student *)malloc(sizeof(student));

  return 0;
}

我只能使用student p;，为什么还要分配内存？

Answer 1

当您需要分配必须存在于当前块执行生命周期之外的对象时（其中返回时复制也很昂贵），或者如果您需要分配大于该堆栈的大小（即：3mb 的本地堆栈数组是一个坏的想法）。

在 C99 引入 VLA 之前，您还需要它来执行动态大小的数组的分配，但是，它需要用于创建动态数据结构，如树、列表和队列，许多系统。可能还有很多原因，这些只是其中的一小部分。

Answer 2

malloc 用于动态内存分配。如前所述，它是动态分配，这意味着您在运行时分配内存。例如，当您不知道编译期间的内存量时。

一个例子应该清楚这一点。假设您知道最多有 20 名学生。因此，您可以创建一个包含 20 个静态元素的数组。您的阵列最多可容纳 20 名学生。但是，如果您不知道学生人数怎么办？假设第一个输入是学生人数。它可以是 10、20、50 或其他任何值。现在您将输入 n = 运行时的学生人数，并使用 malloc 动态分配那么多内存。

这只是一个例子。像这样需要动态分配的情况很多。

查看手册页 malloc(3)。

Answer 3

malloc = Memory ALLOCation.

如果您使用过其他编程语言，您可能使用过 new 关键字。

Malloc 在 C 中做同样的事情。它接受一个参数，需要分配多大的内存，它返回一个指针变量，指向整个内存块的第一个内存块，你在记忆。示例 -

int *p = malloc(sizeof(*p)*10);

现在，*p 将指向内存中保留的连续 10 个整数块中的第一个块。

您可以使用++ 和-- 运算符遍历每个块。

一切顺利。

Answer 4

在这个例子中，它确实看起来毫无用处。但是现在假设您正在使用套接字或文件 IO，并且必须从可变长度读取数据包，您只能在运行时阻止。或者当使用套接字时，每个客户端连接都需要在服务器上进行一些存储。您可以创建一个静态数组，但这会给您一个客户端限制，这将在编译时受到阻碍。

Answer 5

稍微扩展示例的结构，考虑一下：

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char *argv[]) {

typedef struct {
 char* name;
 char* sex;
 char* insurace;
 int age;
 int yearInSchool;
 float tuitionDue;
}student;


//Now I can do two things
student p;

//or
student *p = malloc(sizeof *p);

}

C a 是隐式按值而不是按引用传递的语言。在这个例子中，如果我们将“p”传递给一个函数来做一些工作，我们将创建整个结构的副本。这会使用额外的内存（特定结构需要的总空间），速度较慢，并且可能无法很好地扩展（稍后会详细介绍）。但是，通过传递 *p，我们不会传递整个结构。我们只在内存中传递一个引用这个结构的地址。传递的数据量更小（指针大小），因此操作更快。

现在，知道了这一点，想象一个程序（如学生信息系统）必须创建和管理数千甚至数万的记录集。如果按值传递整个结构，则对一组数据进行操作将花费更长的时间，而不是仅传递指向每条记录的指针。

Answer 6

让我们尝试从不同的方面来解决这个问题

尺寸

malloc 允许您分配比仅使用student p; 或int x[n]; 分配的内存空间大得多的内存空间。原因是malloc在堆上分配空间，而另一个在堆栈上分配空间

C 编程语言以静态、自动或动态方式管理内存。静态持续时间变量通常与程序的可执行代码一起分配在主内存中，并在程序的生命周期内持续存在；自动持续时间变量在堆栈上分配，并随着函数的调用和返回来来去去。对于静态持续时间和自动持续时间变量，分配的大小必须是编译时常量（可变长度自动数组[5] 的情况除外）。如果直到运行时才知道所需的大小（例如，如果从用户或磁盘文件中读取任意大小的数据），那么使用固定大小的数据对象是不够的。 (from Wikipedia)

范围

通常，声明的变量会在声明它的块之后被删除/释放（它们在堆栈上声明）。另一方面，使用malloc 分配内存的变量会一直保留到手动释放它们为止。

这也意味着您不可能在函数中创建变量/数组/结构并返回其地址（因为它指向的内存可能会被释放）。编译器还会尝试通过发出警告来警告您：

警告 - 与返回的局部变量“匹配”相关的堆栈内存地址

更多详情read this

更改大小 (realloc)

正如你可能已经猜到的那样，通过正常方式是不可能的

错误检测

如果内存无法分配：正常方式可能会导致您的程序终止，而malloc 将返回一个NULL，可以在您的程序中轻松捕获和处理

将来更改字符串内容

如果您创建存储像char *some_memory = "Hello World"; 这样的字符串，则不能执行some_memory[0] = 'h';，因为它存储为字符串常量，并且存储在其中的内存是只读的。如果您改用 malloc，您可以稍后更改内容。 欲了解更多信息check this answer

有关可变大小数组的更多详细信息，请联系look at this

Answer 7

当您需要分配必须存在于当前块执行生命周期之外的对象时（其中返回时复制也很昂贵），或者如果您需要分配大于大小的内存，您可以使用 malloc那个堆栈的