C 中有哪些有用的 malloc() 示例？答案

【问题标题】：What are some useful examples of malloc() in C?C 中有哪些有用的 malloc() 示例？
【发布时间】：2011-05-04 08:27:33
【问题描述】：

我正在阅读 C 语言中的 malloc()。

Wikipedia article 提供了一个example，但与int array[10] 相比，它只是为10 个整数的数组分配了足够的内存。不是很有用。

您什么时候决定使用 malloc() 而不是 C 来为您处理内存？

【问题讨论】：

标签： c malloc

【解决方案1】：

在您描述的示例中，int array[10] 在您离开堆栈帧时消失。如果您希望使用的内存超出本地范围，则必须使用 malloc();

【讨论】：

【解决方案2】：

malloc() 在任何时候使用：

您需要动态内存分配
如果您需要创建大小为 n 的数组，其中 n 是在程序执行期间计算的，那么唯一的方法就是使用 malloc()。
需要在堆中分配内存
在某些函数中定义的变量只存在于该函数的末尾。因此，如果需要一些“与调用堆栈无关”的数据，则必须将其作为函数参数传递/返回（这并不总是合适的），或者存储在堆中。在堆中存储数据的唯一方法是使用 malloc()。有可变大小的数组，但它们是在堆栈上分配的。

【讨论】：

那么什么时候需要动态内存分配呢？
可变长度数组呢？

【解决方案3】：

如果您在编写程序时不知道数组的大小怎么办？举个例子，我们可以想象你想要加载一张图片。起初你不知道它的大小，所以你必须从文件中读取大小，分配一个这个大小的缓冲区，然后读取那个缓冲区中的文件。显然你不能使用静态大小的数组。

编辑：

另外一点是：当你使用动态分配时，内存是在堆上分配的，而数组是在栈上分配的。当您在嵌入式设备上编程时，这一点非常重要，因为与堆相比，堆栈的大小可能有限。

【讨论】：

C99 提供可变长度数组，允许您使用在运行时确定的大小创建数组。
@dreamlax: 是的，但在这种情况下你不能使用 realloc()

【解决方案4】：

尽管您可以从 C99 开始制作可变长度数组，但仍然没有像样的替代品来替代更动态的数据结构。一个经典的例子是链表。要获得任意大小，您可以使用malloc 分配每个节点，这样您就可以插入和删除而无需大量内存复制，就像可变长度数组的情况一样。

例如，使用简单链表的任意大小的堆栈：

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

typedef struct sNode {
    int payLoad;
    struct sNode *next;
} tNode;

void stkPush (tNode **stk, int val) {
    tNode *newNode = malloc (sizeof (tNode));
    if (newNode == NULL) return;
    newNode->payLoad = val;
    newNode->next = *stk;
    *stk = newNode;
}

int stkPop (tNode **stk) {
    tNode *oldNode;
    int val;
    if (*stk == NULL) return 0;
    oldNode = *stk;
    *stk = oldNode->next;
    val = oldNode->payLoad;
    free (oldNode);
    return val;
}

int main (void) {
    tNode *top = NULL;
    stkPush (&top, 42);
    printf ("%d\n", stkPop (&top));
    return 0;
}

现在，可能使用可变长度数组来做到这一点，但是，就像用 COBOL 编写操作系统一样，有更好的方法来做到这一点。

【讨论】：

【解决方案5】：

动态数据结构（列表、树等）使用malloc 在堆上分配它们的节点。例如：

/* A singly-linked list node, holding data and pointer to next node */
struct slnode_t
{
    struct slnode_t* next;
    int data;
};

typedef struct slnode_t slnode;

/* Allocate a new node with the given data and next pointer */
slnode* sl_new_node(int data, slnode* next)
{
    slnode* node = malloc(sizeof *node);
    node->data = data;
    node->next = next;
    return node;
}

/* Insert the given data at the front of the list specified by a 
** pointer to the head node
*/
void sl_insert_front(slnode** head, int data)
{
    slnode* node = sl_new_node(data, *head);
    *head = node;
}

考虑如何使用sl_insert_front 将新数据添加到列表中。您需要创建一个节点来保存数据和指向列表中下一个节点的指针。你打算在哪里创建它？

也许在堆栈上！ - 否 - 堆栈空间将分配到哪里？在哪个功能？函数退出时会发生什么？
可能在静态内存中！ - 否 - 你必须提前知道你有多少列表节点，因为静态内存是在程序加载时预先分配的。
在堆上？是的 - 因为您拥有所有必需的灵活性。

malloc 在 C 中用于在堆上分配东西——内存空间可以在运行时动态增长和缩小，其所有权完全在程序员的控制之下。还有很多这样有用的例子，但我在这里展示的是一个有代表性的例子。最终，在复杂的 C 程序中，您会发现程序的大部分数据都在堆上，可以通过指针访问。正确的程序总是知道哪个指针“拥有”数据，并会在不再需要时仔细清理分配的内存。

【讨论】：

谢谢，这正是我想要的。

【解决方案6】：

我建议您使用谷歌搜索Stack and Heap。

int* heapArray = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
int stackArray[10];

两者在您访问数据的方式上非常相似。它们在幕后存储数据的方式非常不同。 heapArray 在堆上分配，并且仅在应用程序死亡或调用free(heapArray) 时才被释放。 stackArray 在堆栈上分配，并在堆栈展开时被释放。

【讨论】：