C 语言 realloc

“realloc”是C语言中的一个标准库函数，用于重新分配动态分配的内存块。该函数接受两个参数：一个是指向先前分配的内存块的指针，另一个是需要将内存块重新分配到的新大小。

该函数工作原理如下：

• 如果传递给realloc的指针是NULL，它将表现得像malloc一样，并分配给定大小的新内存块。
• 如果传递给realloc的大小是零，它将表现得像free一样，并释放指针指向的内存块。
• 如果传递给realloc的大小大于先前分配的内存块的大小，它将尝试扩展现有的内存块。假设由于系统内存不足而无法扩展内存块。它将分配指定大小的新内存块，将旧块的内容复制到新块，释放旧块，然后返回指向新块的引用。
• 如果传递给realloc的大小小于或等于先前分配的内存块的大小，它将尝试收缩现有的内存块。如果内存块可以收缩，它将返回指向同一内存块的指针。如果内存块无法收缩，它将分配指定大小的新内存块，将旧块的内容复制到新块，释放旧块，并返回指向新块的指针。

需要注意的是，如果realloc无法就地扩展或收缩现有块，它可能会将内存块移动到新的位置。这意味着对旧块的任何指针或引用在调用realloc后都将失效。

示例代码，展示了“realloc”的用法：

输出

1 2 3 4 5

说明

在此示例中，我们首先使用malloc分配了一个用于容纳3个整数的内存块。之后，我们设置了整数的值并打印出来。接下来，我们使用realloc将内存块重新分配为容纳5个整数。我们设置了新整数的值并打印出来。最后，我们使用free释放内存块。

realloc的特点

realloc有各种特点。一些重要的realloc特点如下：

• 务必检查realloc的返回值是否存在错误。如果realloc返回NULL，则表示内存分配失败，旧内存块仍然有效。在这种情况下，程序应处理错误，并可能退出或返回错误代码。
• 当使用realloc调整内存块大小时，旧内存块的内容可能会被保留或移动到新位置。不能保证会发生哪种情况，因此您应该始终假定旧内存块可能会被移动，并相应地更新指向该块的任何指针或引用。
• 在大多数情况下，“Realloc”比创建新的内存块并将信息从旧块传输到新块更有效。这是因为realloc可以利用旧块 adjacent 的任何未使用的内存空间，而分配新块则需要找到新的连续内存块并复制数据。
• 当使用realloc收缩内存块时，新大小之外的任何数据都将丢失。在使用realloc时务必小心，以避免无意中丢失数据。
• realloc是一个相对底层的函数，如果使用不当，它可能会容易出错。通常最好使用更高级的数据结构或自动处理内存管理的库，例如C++中的std::vector或Java中的ArrayList。

realloc的语法

realloc的语法如下：

void* realloc(void* ptr, size_t size);

其中ptr是先前使用malloc, calloc或realloc分配的内存块的指针，而size是内存块的新大小（以字节为单位）。如果分配失败，该函数将返回指向新内存块的指针或NULL。

其他一些示例代码，用于说明在C语言中使用'realloc'的用法：

实现动态堆栈

'realloc'的一个常见用例是实现动态堆栈。这是一个示例：

输出

5
4
3
2
1

说明

在此实现中，我们使用malloc为堆栈及其大小为size的数组分配内存。我们在push函数中使用realloc在数组变满时调整其大小。我们还实现了一个pop函数来移除并返回堆栈的顶部元素，以及一个free_stack函数来释放为堆栈及其数组分配的内存。

• 传递给realloc的size参数可以为零。在这种情况下，realloc的行为类似于free，并释放ptr指向的内存块。
• 如果Realloc无法分配内存，它将返回NULL，并且初始内存块保持不变。在这种情况下，务必避免覆盖原始指针，否则会导致内存泄漏。
• 需要注意的是，ptr指向的内存块必须是使用malloc, calloc或realloc分配的。
• 使用realloc调整内存块大小时，原始块的内容将被保留，直到达到旧大小和新大小中的较小者。如果新大小大于旧大小，则额外的内存未初始化。
• 通常最好使用临时变量来存储realloc的结果，以防其返回NULL。这可以避免覆盖原始指针并导致内存泄漏。

• 调整数组大小时，新大小应以所需的元素数量而不是总字节数来指定。这是因为realloc处理的是指针类型，而不是字节类型。例如，如果要将整数数组的大小调整为10个元素，则应将10 * sizeof(int)作为第二个参数传递给realloc。
• 在调整数组大小时，从旧数组复制元素到新数组时，使用适当的大小非常重要。如果使用不正确的大小，您可能会复制过多的或过少的数据，从而导致内存损坏或其他错误。例如，如果您正在调整整数数组的大小并使用memcpy复制元素，则应使用sizeof(int)作为size参数。
• 如果您正在调整结构体数组的大小，请记住，如果您添加或删除字段，结构体的内存布局可能会发生变化。如果您依赖于旧的内存布局来访问结构体的字段，这可能会导致问题。在这种情况下，您可能需要使用循环手动将字段复制到新数组，而不是依赖于memcpy。
• 调整数组大小时，请记住，如果可用连续内存不足，realloc可能需要将内存块移动到新的位置。如果数组非常大，这可能会很慢，因为realloc需要将所有元素复制到新位置。如果您正在处理非常大的数组，使用malloc分配新数组并使用循环手动复制元素可能更有效。