C 语言 malloc 函数

malloc函数是C语言标准库中用于动态内存分配的核心函数，它允许程序在运行时从堆（heap）区域申请指定大小的内存空间。正确使用malloc是避免内存泄漏和提升程序灵活性的关键。

函数原型与基本用法[编辑 | 编辑源代码]

malloc函数定义在<stdlib.h>头文件中，其原型为：

void* malloc(size_t size);

参数：size表示需要分配的字节数
返回值：成功时返回指向分配内存的指针（类型为void*），失败时返回NULL

基础示例[编辑 | 编辑源代码]

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // 申请40字节内存（假设存储10个int）
    int* arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }
    
    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr[i] = i * 2;
    }
    
    // 释放内存
    free(arr);
    return 0;
}

内存分配原理[编辑 | 编辑源代码]

关键特性：

分配的内存是未初始化的（包含随机值）
返回的指针需要进行类型转换
内存区域在程序整个生命周期中保持有效，直到显式释放

错误处理与最佳实践[编辑 | 编辑源代码]

常见错误[编辑 | 编辑源代码]

1. 未检查NULL指针：

int* ptr = malloc(1000000000); // 可能失败
*ptr = 42; // 如果ptr为NULL会导致段错误

2. 内存泄漏：

void func() {
    char* buffer = malloc(256);
    // 忘记调用free(buffer)
} // 每次调用都会泄漏256字节

最佳实践[编辑 | 编辑源代码]

总是检查返回值是否为NULL
使用sizeof计算类型大小
配对使用malloc/free
考虑使用calloc初始化内存为零

高级应用场景[编辑 | 编辑源代码]

动态数据结构[编辑 | 编辑源代码]

实现链表节点分配：

struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
};

struct Node* createNode(int value) {
    struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    if (newNode != NULL) {
        newNode->data = value;
        newNode->next = NULL;
    }
    return newNode;
}

二维数组动态分配[编辑 | 编辑源代码]

int** createMatrix(int rows, int cols) {
    int** matrix = (int**)malloc(rows * sizeof(int*));
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        matrix[i] = (int*)malloc(cols * sizeof(int));
    }
    return matrix;
}

// 释放时需要逐行释放
void freeMatrix(int** matrix, int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        free(matrix[i]);
    }
    free(matrix);
}