Динамическое распределение памяти в C

При программировании мы можем столкнуться с ситуацией, когда количество элементов данных продолжает изменяться во время выполнения программы. Например, мы создали программу, которая хранит данные о сотрудниках компании. Список сотрудников постоянно меняется с приходом новых сотрудников или уходом старых сотрудников из компании. Когда этот список увеличивается, нам нужно больше памяти для хранения информации о новых сотрудниках. Точно так же, когда кто-то из сотрудников уходит, нам нужно освободить память, чтобы ее можно было использовать для хранения другой информации. Такое условие может эффективно управляться с помощью концепции динамического распределения памяти.

Динамическое распределение памяти в C

Процесс выделения памяти во время выполнения известен как динамическое выделение памяти. В Си это делается с использованием четырех функций управления памятью, которые приведены ниже. В этом уроке мы обсудим их один за другим в деталях.

1. malloc () 
2. calloc () 
3. free () 
4. realloc ()

Примечание:  файл заголовка, используемый для этих четырех функций, является stdlib.h.

На изображении ниже вы можете видеть, что между локальными переменными и областью глобальных переменных есть свободное пространство. Это свободное пространство называется кучей и используется для динамического выделения памяти.

Программа хранения C - источник изображения

malloc () в C

Блок памяти может быть выделен с помощью функции malloc (). Каждый выделенный байт содержит значение мусора. Проверьте его синтаксис ниже.

Синтаксис
pointer_name = (caste_type *) malloc (size_in_bytes);

Пример
p = (int *) malloc (100 * sizeof (int));

Вышеуказанный оператор выделит пространство памяти в 100 раз больше размера типа данных int. Это означает, что если целое число занимает 2 байта, то будет выделено 200 байтов. Здесь sizeof () - это оператор, который даст размер типа данных int. Функция malloc () вернет адрес первого байта выделенной памяти, и этот адрес будет сохранен в указателе p.

Давайте возьмем еще один пример.

p = (char *) malloc (10);

Это выделит 10 байтов памяти, в которой могут храниться только значения типов символов.

malloc () выделяет блок смежных байтов. Если он не может найти пространство указанного размера в куче, он вернет NULL. Рекомендуется проверить переменную указателя, чтобы убедиться, что выделение памяти прошло успешно.

calloc () в C

Он используется для выделения нескольких блоков памяти одинакового размера. Каждый байт автоматически обнуляется. Эта функция обычно используется для выделения памяти для производных типов данных, таких как массивы и структуры.

Синтаксис
pointer_name = (cast_type *) calloc (n, size_in-bytes);

пример

1 2 3 4 5 6 7 8 9

. . . . . struct student { char name[20]; int roll_no; }*p;   p = (struct student*) calloc(5, sizeof(struct student) ); . . . . .

Это позволит выделить 5 блоков памяти одинакового размера, которые могут хранить пять записей структуры ученика. Если calloc () не может найти указанное пространство памяти, он вернет NULL.

бесплатно () в C

Когда мы распределяем память динамически, мы несем ответственность за освобождение памяти, когда она больше не используется, чтобы ее можно было использовать для хранения некоторой другой информации. В Си это можно сделать с помощью функции free ().

Синтаксис
свободный (указатель_имя);

Пример
свободный (р);

Здесь p - переменная указателя, которая содержит адрес первого байта блока памяти, выделенного функцией malloc () или calloc ().

realloc () в C

Для динамического изменения размера памяти мы используем функцию realloc (). Мы можем столкнуться с условием, что ранее выделенной памяти недостаточно для хранения данных и требуется больше места. Или мы выделили пространство памяти больше, чем нужно. В этих случаях мы можем легко изменить размер выделенной памяти, используя realloc ().

Синтаксис 
указатель_имя = realloc (указатель_имя, новый_размер);

Пример
p = malloc (10); 
p = realloc (p, 20);

realloc () выделяет новый блок памяти и копирует данные, присутствующие в предыдущем выделенном блоке, в новый блок. Ранее выделенный блок памяти автоматически освобождается. Он также возвращает NULL, если не удается найти указанное пространство памяти в куче.

Давайте сделаем одну программу, чтобы понять использование всех этих функций управления памятью в C.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

#include<stdio.h> #include<stdlib.h>   void main() { int *p,i;    p=(int*)malloc(3*sizeof(int)); //checking the memory allocation was successful if(p==NULL) {   printf("nInsufficient memory");   exit(0); } printf("Enter three numbers:"); for(i=0;i<3;++i)   scanf("%d",p+i);    for(i=0;i<3;++i)   printf("%d ",*(p+i));    //altering the memory p=realloc(p,5*sizeof(int));   //checking the memory allocation was successful if(p==NULL) {   printf("nInsufficient memory");   exit(0); } printf("nnEnter two more numbers:"); scanf("%d%d",p+3,p+4); for(i=0;i<5;++i)   printf("%d ",*(p+i)); //free the memory free(p); }

Выход

Объяснение
1. В приведенной выше программе я сначала выделяю пространство памяти для хранения трех целочисленных значений с помощью функции malloc (). Вы можете ясно видеть, что я проверяю указатель p перед использованием, чтобы убедиться, что выделение памяти прошло успешно.

2. После этого я взял три целочисленных значения, а затем сохранил их в памяти и отобразил их.

3. Теперь я изменяю объем памяти, который я выделил ранее. Я изменяю объем памяти с помощью функции realloc (), чтобы я мог сохранить еще два целых значения.

4. После прочтения еще двух значений я снова отображаю все значения. Вы можете видеть, что три значения, которые я сохранил ранее, остаются без изменений.

5. Наконец я освободил память, используя функцию free ().

Так что это все о динамическом распределении памяти в C. Если вы обнаружите, что что-то отсутствует или неверно в предыдущем уроке, пожалуйста, сообщите мне Не стесняйтесь спрашивать, если у вас есть какие-либо сомнения относительно вышеупомянутого учебника.