1 关于动态内存

C程序使用malloc、realloc等内存申请函数在堆上分配和释放内存的。

程序在执行期间有两个内存区域，一个是内存区域是栈(stack)，另一个是堆(heap)。栈中的空间分配给函数的参数和本地变量，执行完该函数后，存储的参数和本地变量的内存空间就会自动释放。在堆上分配的内存，在不需要的时候要用free释放空间，由程序员控制。

使用realloc的好处：不需要预先分配存储空间，且可以按需扩大或缩小，有效的使用内存空间。

使用realloc的坏处：会占用大量CPU资源。一般情况下应避免调用realloc。

2 函数介绍

头文件：

#include<stdlib.h>

#include<malloc.h>（我用的ubuntu gcc不用这个头文件）

原型：

extern void *realloc(void *mem_address,unsigned int newsize);

mem_address:一个需要重新分配内存空间的指针。

newsize:内存块新的大小。

功能(来源：百度百科，加黑内容在后文探究)：

先判断当前的指针是否有足够的连续空间，如果有，扩大mem_address指向的地址，并且将mem_address返回，如果空间不够，先按照newsize指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来mem_address所指内存区域（注意：原来的指针是自动释放，不需要使用free[后面对此进行探究]），同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。

返回值：

重新分配成功，返回指向被分配内存的指针。

失败返回空指针NULL。

需要特别注意的地方：

1.当内存不再使用时候，一定一定记得要用free()函数释放。

2.执行失败，realloc()返回NULL，对原mem_address指针指向的内存块则原封不动。

3.realloc新分配的内存，不会对额外分配的字节进行初始化。

4.realloc(ptr,0);相当于free(ptr);malloc(0);

5.realloc(NULL,size);相当于malloc(size);

6.一定要避免ptr=realloc(ptr,size);这样的代码，一旦分配出错原指针就出现内存泄露了。

7.传给free()为一个空指针，那么函数将什么都不做，并不是一个错误代码。而将非空ptr free()两次，将出现不可预计的错误。所以调用完free()后一定要加上一句代码ptr=NULL;

3 值得注意的地方代码探究

3.1 一定要避免ptr=realloc(ptr,size);这样的代码，一旦分配出错原指针就出现内存泄露了。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{char *ptr;char *ptr_b;ptr = (char *)malloc(10);if(!ptr)return 1;strcpy(ptr,"say hello");ptr_b = ptr;printf("1 ptr = %p,ptr_b = %p\n",ptr,ptr_b);ptr = (char *)realloc(ptr,9999999999999999999);   printf("2 ptr = %p,ptr_b = %p\n",ptr,ptr_b);free(ptr);printf("ptr_b = %s\n",ptr_b);return 0;
}

如果用原指针来保存realloc的返回值，一旦出错，原指针将被覆盖，原空间内容依旧存在，程序虽然没有异常，但是已经内存泄露了，一定要养成良好习惯，再新增一个备份指针在realloc前把原指针的地址备份一下。后面还可以再把备份指针赋值给原指针。

3.2 realloc如果重新开辟了空间，原指针内存会被释放吗？还需要再调用free释放原指针吗？

这个我在ubuntu linux环境和windows dev c++64位编译器都尝试一下，有一些小小的区别

Linux：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{char *ptr;char *ptr_b;ptr = (char *)malloc(10);if(!ptr)return 1;memset(ptr,0,10);strcpy(ptr,"say hello");ptr_b = ptr;printf("1 ptr = %p,ptr_b = %p\n",ptr,ptr_b);ptr_b = (char *)realloc(ptr,99999);  //指针发生改变printf("2 ptr = %p,ptr_b = %p\n",ptr,ptr_b);printf("ptr = %s,ptr_b=%s\n",ptr,ptr_b);free(ptr);//释放原始指针printf("free ptr\n");free(ptr_b);printf("free ptr_b\n");printf("END\n");return 0;
}

Windows：

可以看到，realloc重新开辟了内存空间，且内存块的地址也发生了改变，

在Linux中调用free函数释放原ptr指针直接发生段错误，显示二次清空，说明realloc重新申请地址块成功后会释放掉原地址块。即不用再调用free释放原始指针。(为什么会发生段错误见探究3.3)

但是Windows编译器并没有出现任何问题，咱也不清楚是不是编译器的问题，看起来一切正常，不过为了可移植性还是不要画蛇添足free原始指针了。

3.3 free空指针或者free两次会出问题吗？

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{char *ptr;char *ptr_b=NULL;ptr = (char *)malloc(10);if(!ptr)return 1;free(ptr_b);free(ptr_b);printf("ptr_b END\n");free(ptr);printf("1 ptr END\n");free(ptr);printf("2 ptr END\n");return 0;
}

结果可见，free空指针无论free多少次都没问题，但是，一个非空指针free两次程序就崩溃了。所以free指针后一定要手动再给指针赋值NULL，保险。

再回到探究3.2，realloc重新开辟了空间原指针会自动free吗，从linux环境试验结果来说，是的，不用再手动调用free函数了。(源码里确实调用了kfree释放了)

4 关于free的小知识

一个有趣的小知识，当调用free的时候，又没给他传参内存块的大小，那他是如何知晓内存块的大小的呢？

当分配内存块时，会额外分配几个字节来存放这块大小的整数值。该整数位于内存块的起始处，而实际返回给调用者的内存地址恰好位于这一长度记录字节之后。

5 realloc源码

void *realloc(void *ptr, size_t size)
{memblock_t *m;void *new = NULL;if (ptr) {if (!(m = memblock_get(ptr))) {printk(KERN_ERR "bug: realloc non-exist memory\n");return NULL;}if (size == m->size)return ptr;if (size != 0) {if (!(new = kmalloc(size, GFP_KERNEL)))return NULL;memmove(new, ptr, m->size);if (memblock_add(new, size)) {kfree(new);return NULL;}}memblock_del(m);kfree(ptr);} else {if (size != 0) {if (!(new = kmalloc(size, GFP_KERNEL)))return NULL;if (memblock_add(new, size)) {kfree(new);return NULL;}}}return new;
}

6 一个程序示例

有一个需求，有多条输出语句，但不能逐条输出，程序结束前一次性全部输出。

思路：申请字符指针，然后每次将输出的内容存在指针中，当指针内存不够时用realloc扩大内存，结束前打印输出即可。

关于va_list/va_start/va_end内容查看我的另一篇文章va_list可变参数理解(va_start/va_end...)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdarg.h>
//注意第一个参数传入的是指针的指针，不然realloc指针地址改变，下次传入进来的还是原指针地址
int ckx_sprintf (char** buf_p,int offset,int *total_size,const char *format, ...)
{va_list args;int len = 0;int available_size=0;int total_size_temp = 0;char *buf = *buf_p;//临时存一份，如果地址改动，结尾再赋值回去.char *r_buf = NULL;total_size_temp = *total_size;//当前buf总空间available_size = total_size_temp - offset;//当前buf可用空间va_start (args, format);//linux环境写入长度大于available_size，len还是为format长度//windows环境下返回-1len = vsnprintf (buf+offset, available_size, format, args);va_end (args);printf("len = %d total_size_temp = %d available_size = %d offset = %d\n",len,total_size_temp,available_size,offset);if (len < 0 || len >= available_size)//如果出错或长度大于当前可用空间{while (1){if (len > -1)total_size_temp = len + 1+total_size_temp;elsetotal_size_temp = total_size_temp *2;r_buf = (char*)realloc(buf, total_size_temp);if(!r_buf)return -1;if(r_buf != buf){//不用手动调用free(buf);buf = r_buf;//重新开辟了空间就将新指针赋值给旧指针。      }buf[offset] = '\0';*total_size = total_size_temp;available_size = total_size_temp - offset;va_start (args, format);len = vsnprintf (buf+offset, available_size, format, args);va_end (args);if (len > -1 && len < total_size_temp)//如果空间还是不够则继续循环break;}}*buf_p = buf;return len;
}
int main()
{char *str = NULL;int size = 10;int offset = 0;int i = 0;int size_add = 0;str = (char *)malloc(10);if(!str)return -1;for(i=0;i<50;i++){size_add = ckx_sprintf(&str,offset,&size,"i=%d,%s\n",i,"************");if(size_add < 0)return -1;offset += size_add;}printf("%s\n",str);free(str);str=NULL;//很重要，要养成习惯return 0;
}

结果：

主要是打印出来内存扩张的过程和vsnprintf在Linux和Windows下返回值的区别

Linux部分打印

Windows部分打印

7 重点总结回顾

realloc重新分配了新地址，原指针无需调用free释放。
free对同一非空指针调用两次，程序会崩溃，出现不可预计错误。
一定不要写ptr = realloc(ptr,size)这样入参和接受返回值都是同一指针的代码。
realloc很占资源，能不用就不用。

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