Funkcja malloc() w bibliotece C z PRZYKŁADEM

Co to jest malloc w C?

Funkcja malloc() oznacza alokację pamięci. Jest to funkcja służąca do dynamicznego przydzielania bloku pamięci. Rezerwuje przestrzeń pamięci o określonym rozmiarze i zwraca wskaźnik zerowy wskazujący lokalizację pamięci. Zwracany wskaźnik jest zwykle typu void. Oznacza to, że możemy przypisać funkcję malloc do dowolnego wskaźnika.

Składnia

ptr = (cast_type *) malloc (byte_size);

Tutaj,

• ptr jest wskaźnikiem typu rzutu.
• Funkcja malloc zwraca wskaźnik do przydzielonej pamięci o rozmiarze bajtu.

Example: ptr = (int *) malloc (50)

Po pomyślnym wykonaniu tej instrukcji rezerwowana jest pamięć o wielkości 50 bajtów. Adres pierwszego bajtu zarezerwowanej przestrzeni jest przypisany do wskaźnika ptr typu int.

Rozważ inny przykład implementacji malloc:

#include <stdlib.h>
int main(){
int *ptr;
ptr = malloc(15 * sizeof(*ptr)); /* a block of 15 integers */
    if (ptr != NULL) {
      *(ptr + 5) = 480; /* assign 480 to sixth integer */
      printf("Value of the 6th integer is %d",*(ptr + 5));
    }
}

Wyjście:

Value of the 6th integer is 480

Należy zauważyć, że użyto sizeof(*ptr) zamiast sizeof(int), aby kod był bardziej odporny, gdy deklaracja *ptr zostanie później rzutowana na inny typ danych.

Alokacja może się nie powieść, jeśli pamięć nie jest wystarczająca. W tym przypadku zwraca wskaźnik NULL. Powinieneś więc dołączyć kod sprawdzający wskaźnik NULL.

Należy pamiętać, że przydzielona pamięć jest ciągła i można ją traktować jak tablicę. Możemy użyć wskaźnik arytmetyki do dostępu do elementów tablicy zamiast używania nawiasów [ ]. Zalecamy używanie znaku + do odwoływania się do elementów tablicy, ponieważ użycie inkrementacji ++ lub += zmienia adres przechowywany przez wskaźnik.

Funkcji Malloc można używać również z typami danych znakowych oraz złożonymi typami danych, takimi jak struktury.

Dlaczego warto używać malloc() w C?

Tablice statyczne i zwykłe zmienne ustalają swój rozmiar podczas kompilacji programu, co marnuje miejsce, gdy wymagania stają się mniejsze, i całkowicie kończy się niepowodzeniem, gdy stają się większe. Funkcja malloc() rozwiązuje ten problem, żądając pamięci w czasie wykonywania, dzięki czemu program może dostosować rozmiar bufora do dokładnej ilości danych, które otrzymuje. Ta elastyczność w czasie wykonywania jest sercem dynamiczna alokacja pamięci w C.

Dynamiczna alokacja z wykorzystaniem funkcji malloc() jest właściwym wyborem w kilku typowych sytuacjach:

• Ilość danych wejściowych nie jest znana do momentu uruchomienia programu, np. odczytania pliku lub listy dostarczonej przez użytkownika.
• Potrzebne są duże bloki, które przepełniłyby ograniczony stos, ponieważ malloc() czerpie dane ze znacznie większego stosu.
• Dane muszą przetrwać funkcję, która je utworzyła, ponieważ pamięć sterty jest zachowywana do momentu jej jawnego zwolnienia.
• Struktury i tablice muszą się powiększać lub zmniejszać podczas wykonywania programu.

Ponieważ zarezerwowany blok jest zwracany w postaci wskaźnika, można go tanio przekazywać między funkcjami, bez konieczności kopiowania danych bazowych.

Jak zwolnić pamięć przydzieloną przez malloc()

Pamięć zarezerwowana przez funkcję malloc() znajduje się na stercie i nigdy nie jest automatycznie zwalniana. Gdy program stale alokuje pamięć bez jej zwalniania, powoli zużywa całą dostępną pamięć – jest to defekt znany jako wyciek pamięci. Funkcja free() zwraca systemowi ukończony blok, aby przestrzeń mogła zostać ponownie wykorzystana.

Funkcja free() przyjmuje pojedynczy argument – ​​wskaźnik zwrócony przez funkcję malloc() – i natychmiast zwalnia cały blok:

int *ptr;
ptr = malloc(10 * sizeof(int));
if (ptr != NULL) {
    /* use the allocated memory here */
    free(ptr);   /* release the block */
    ptr = NULL;  /* avoid a dangling pointer */
}

Aby bezpiecznie zarządzać pamięcią dynamiczną, postępuj zgodnie z poniższymi zasadami:

• Wywołuj free() dokładnie raz dla każdego pomyślnego zwolnienia funkcji malloc(); dwukrotne zwolnienie tego samego bloku powoduje niezdefiniowane zachowanie.
• Po zwolnieniu ustaw wskaźnik na NULL, aby nie można było go ponownie wykorzystać jako wskaźnika wiszącego.
• Nigdy nie zwalniaj wskaźnika, którego nie zwróciła funkcja malloc(), w tym wskaźnika przesuniętego przez arytmetykę wskaźników.
• Dopasuj każdą alokację do pasującej wersji zanim wskaźnik wyjdzie poza zakres.

Keeping równomierne przydzielanie i zwalnianie pamięci stanowi podstawę ręcznego zarządzania pamięcią w języku C. Zapobiega to wyciekom i awariom spowodowanym przez ponowne wykorzystanie zwolnionej pamięci.

malloc() vs calloc(): kluczowe różnice

malloc() i kaloc() obie funkcje rezerwują pamięć sterty, ale różnią się argumentami i sposobem, w jaki traktują nowy blok. malloc() przyjmuje jeden argument, całkowitą liczbę bajtów, i pozostawia zawartość niezainicjowaną, więc blok przechowuje nieprzewidywalne wartości śmieci, dopóki program do niego nie zapisze. calloc() przyjmuje dwa argumenty, liczbę elementów i rozmiar każdego z nich, i czyści każdy bajt do zera przed zwróceniem wskaźnika.

Praktyczne różnice sprowadzają się do trzech punktów:

• Inicjalizacja: calloc() zeruje pamięć, podczas gdy malloc() tego nie robi, co sprawia, że ​​malloc() działa odrobinę szybciej, gdy wartości i tak zostaną nadpisane.
• Argumenty: piszesz malloc(n * size), ale calloc(n, size) aby zarezerwować tę samą tablicę.
• Przypadek użycia: wybierz calloc(), gdy liczy się czysty, wyzerowany blok, a malloc(), gdy zależy Ci na szybkości, a inicjalizacja jest obsługiwana ręcznie.

Obie funkcje są zadeklarowane w stdlib.h, obie zwracają wskaźnik typu void lub wartość NULL w przypadku błędu i obie przekazują swoją pamięć za pomocą tej samej funkcji free().

FAQ