何时以及为何使用malloc？

Question

好吧，我无法理解何时以及为什么需要使用malloc来分配内存。

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;
}

为什么在我可以使用student p;时需要分配内存？

Answer 1

malloc用于动态内存分配。如上所述，它是动态分配，这意味着您在运行时分配内存。例如，当您在编译期间不知道内存量时。

一个例子应该清楚这一点。说你知道最多会有20名学生。因此，您可以创建一个包含静态20个元素的数组。您的阵列最多可容纳20名学生。但是，如果你不知道学生人数怎么办？说第一个输入是学生人数。它可能是10,20,50或其他任何东西。现在，您将在运行时输入n =学生数，并使用malloc动态分配大量内存。

这只是一个例子。有很多情况需要动态分配。

查看手册页malloc(3)。

Answer 2

当您需要分配在当前块的执行生命周期之外必须存在的对象时，使用malloc（其中返回的复制也很昂贵），或者如果您需要分配内存大于该堆栈的大小（即：3mb本地堆栈数组是坏的想法）。

在C99引入VLA之前，你还需要来执行动态大小的阵列的分配，但是，它需要用于创建动态数据结构，如树，列表和放大器。队列，被许多系统使用。可能还有很多原因，这些只是少数原因。

Answer 3

稍微扩展一下这个例子的结构，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 = (student *)malloc(sizeof(student));

return 0
}

C a是通过值隐式传递的语言，而不是通过引用传递的语言。在这个例子中，如果我们将'p'传递给函数来对它做一些工作，我们将创建整个结构的副本。这使用额外的内存（特定结构需要多少空间），速度较慢，并且可能无法很好地扩展（在一分钟内更多）。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此结构的地址。传递的数据量较小（指针大小），因此操作更快。

现在，了解这一点，想象一个程序（如学生信息系统），它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所需的时间比将指针传递给每条记录要多。

Answer 4

malloc =内存分配。

如果您使用过其他编程语言，则可能使用了“new”关键字。

Malloc在C中执行完全相同的操作。它需要一个参数，需要分配多大的内存，并返回一个指向

的第一个内存块的指针变量

您在内存中创建的整个内存块。示例 -

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

现在，* p将指向内存上保留的连续20整数块的第一个块。

您可以使用++和 - 运算符遍历每个块。一切顺利。

Answer 5

在这个例子中，它似乎确实无用。但现在想象你正在使用套接字或文件IO，并且必须读取可变长度的数据包，这些数据包只能在运行时阻止。或者在使用套接字时，每个客户端连接都需要服务器上的一些存储空间。你可以创建一个静态数组，但这会给你一个客户端限制，这将在编译时受到阻碍。

Answer 6

让我们尝试从不同方面解决这个问题

大小

malloc允许您分配比仅使用student p;或int x[n];分配的更大的内存空间。原因是malloc在堆上分配空间，而另一个在堆上分配空间

  

C编程语言静态，自动或动态地管理内存。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存储器中，并在程序的整个生命周期内保持不变。自动持续时间变量在堆栈上分配，随着函数的调用和返回而来去。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]除外）。如果所需的大小直到运行时才知道（例如，如果要从用户或磁盘文件中读取任意大小的数据），则使用固定大小的数据对象是不够的。 （from Wikipedia）

范围

通常，声明的变量将在声明该变量的块之后（在堆栈中声明）被删除/释放。另一方面，使用malloc分配了内存的变量将保留到手动释放它们为止。

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

  

警告-返回与本地变量'matches'相关的堆栈内存地址

有关更多详细信息，read this

更改大小（realloc）

您可能已经猜到了，用通常的方式是不可能的

错误检测

如果无法分配内存：正常方式可能会导致程序终止，而malloc将返回NULL，可以很容易地在程序中捕获和处理

以后要更改字符串内容

如果创建存储类似char *some_memory = "Hello World";的字符串，则无法执行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。如果改用malloc，则以后可以更改内容。 有关更多信息，check this answer

有关可变大小数组的更多详细信息，请使用look at this

Answer 7

当您需要分配必须存在于当前块的执行生命周期之外的对象时（其中复制返回也会很昂贵），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