了解动态内存分配

Question

我是 C 编程的初学者。最近有人教我如何使用malloc，但我认为我不太了解它。就像事实上为什么它需要void * 或任何类型转换？为什么语法本身在void *malloc(size_t size) 中有(void *)。以及分配给malloc 函数的变量如何知道内存块从哪里开始？ malloc 函数在分配内存块后是否返回地址或其他内容？

在课堂上，我们的教授给了我们这个程序。我也了解 2d 内存分配的工作原理。

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
void main(void)
{
    int *studentInfo=NULL,i=1,j=10,k=0,l=0;
    //int *studInfo[10];
    int memLoc=0;
    clrscr();

    printf("How many Student Information You want to store:");
    scanf("%d",&j);
    printf("How many Subject Marks per student You want to store:");
    scanf("%d",&k);
    studentInfo=(int *)malloc(j*k*sizeof(int));

    //memLoc=0;
    for(l=0;l<j;l++)
    {
        printf("Enter Marks for %dth Student",l+1);
        for(i=0;i<k;i++)
        {
            printf("\nEnter Marks for Subject %d:",i+1);
            scanf("%d",studentInfo+(l*j)+i);
        }
    }
    //3 students and 3 subjects
    //memory allocated=3*3*2=18
    //0,1,2 student 0*no of students
    //3 4 5 student 1
    //6 7 8 student 2

    printf("\nInformation you Entered\n");
    for(l=0;l<j;l++)
    {
        printf("Makrs of Student %d:",l+1);
        for(i=0;i<k;i++)
            printf("\t%d",*(studentInfo+(l*j)+i));
        printf("\n");
    }

    //*(studentInfo)=10;
    //*(studentInfo+1)=20;
    //*(studentInfo+2)=30;
    //printf("%d\n",sizeof(studentInfo));
    //printf("%d\n",*(studentInfo));
    //printf("%d\n",*(studentInfo+i++));
    //printf("%d\n",*(studentInfo+i++));


    free(studentInfo);
    getch();
}

在此我们将 studentInfo 指针分配给 malloc 函数，对吗？那么...studentInfo 怎么知道内存块的地址是美国而不是南极洲？而且我知道用其他数据类型对 malloc 进行类型转换不是一个好习惯。但是为什么(int *)。为什么 malloc 需要一个指针？如果 malloc 需要一个指针，这意味着它正在返回一个地址，对吗？我向我的朋友问过这个问题，他说没有 malloc 不会返回任何东西。还有一件事是我们需要将类型转换放在括号中吗？

请用非常简单的术语解释。 谢谢。

Answer 1

为什么语法本身在void *malloc(size_t size)中有(void *)。

因为malloc 是一个函数，而函数有一个返回类型。这告诉这个函数返回这个特定的类型。所以(void *) 意味着malloc 返回一个void *。

malloc函数在分配内存块后是否返回地址或其他内容？

Malloc 将指定大小的内存分配到堆中，并返回一个指向该分配内存的指针。

在这里我们为 studentInfo 指针分配 malloc 函数对吗？那么……studentInfo怎么知道内存块的地址是美国而不是南极呢？？

不完全是。 studentInfo 没有分配malloc 函数，但studentInfo 指向malloc 返回的指针。这是studentInfo 现在指向分配的内存。

为什么 malloc 需要一个指针？？

malloc 不需要指针。它将您要分配的内存量作为参数。

您无需在此处进行类型转换，因为void * 会自动提升。

还有一件事是我们需要将类型转换放在括号中吗？

是的，这就是类型转换的语法。没有括号会导致编译错误。

Answer 2

malloc 返回void* 因为malloc 不仅分配int，它还可以分配浮点数，双倍甚至结构等。返回指针的原因是因为它可以在堆中分配这么多内存，堆大于堆栈，如果分配的内存对于堆栈来说太大了，您将收到一个错误（可能是堆栈溢出）+如果我们只能复制它的地址并通过指针引用它，那么复制内存是没有意义的。而void * 是一种特殊的类型，无论它是什么类型的地址，都可以分配。是的，你需要强制转换它，如果你不这样做，那么编译器会给你一个错误

Answer 3

malloc 函数调用分配了一个足够大的内存块以容纳 j*k int 对象并返回该块的第一个元素的地址 - 该地址值被分配给 studentInfo，给了我们一些东西像这样：

             int *       int
             +–––+       +–––+
studentInfo: |   | ––––> |   |
             +–––+       +–––+
                         |   |
                         +–––+
                          ...

因此，studentInfo 指向（存储地址）该序列中的第一个 int 对象。

代码中malloc 调用之前的(int *) 是一个cast - 这意味着“将以下表达式的结果（malloc 返回的值）视为@987654331 @，或指向int的指针。”

只有两种情况必须转换malloc的结果：

• 您正在将代码编译为 C++；
• 您使用的是古代 K&R C 编译器；

与 C 不同，C++ 不允许将 void * 直接分配给其他指针类型。

此外，在 C89 标准之前，malloc 返回 char *，因此需要进行强制转换才能将结果分配给任何其他指针类型。

否则，通常首选不转换结果 - 这可能会导致维护问题。写成这样会更简洁一些

studentInfo = malloc( sizeof *studentInfo * j * k );

由于studentInfo的类型为int *，所以*studentInfo的类型为int，所以sizeof *studentInfo的结果与sizeof (int)相同。

请记住，sizeof 是一个运算符，而不是一个函数 - 仅当操作数是类型名称时才需要括号。