C 语言realloc函数

在C语言中，动态内存管理是一个非常重要的概念。realloc函数是C标准库中用于调整已分配内存块大小的函数。它允许我们在程序运行时动态地增加或减少内存块的大小，从而更灵活地管理内存。

什么是realloc函数？

realloc函数的原型如下：

c

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

• ptr：指向之前通过malloc、calloc或realloc分配的内存块的指针。
• size：新的内存块大小（以字节为单位）。

realloc函数的作用是调整ptr指向的内存块的大小。如果size大于原来的大小，realloc会尝试扩展内存块；如果size小于原来的大小，realloc会尝试缩小内存块。如果ptr为NULL，realloc的行为与malloc相同。

备注

realloc可能会返回一个新的内存地址，因此在调用realloc后，应该始终使用返回值来更新指针。

realloc函数的使用

基本用法

以下是一个简单的示例，展示了如何使用realloc来调整内存块的大小：

c

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

int main() {
    // 初始分配10个整数的内存
    int *arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    // 使用内存
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr[i] = i;
    }

    // 调整内存大小为20个整数
    int *new_arr = (int*)realloc(arr, 20 * sizeof(int));
    if (new_arr == NULL) {
        printf("内存重新分配失败\n");
        free(arr); // 释放原始内存
        return 1;
    }

    // 使用新的内存
    for (int i = 10; i < 20; i++) {
        new_arr[i] = i;
    }

    // 打印结果
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        printf("%d ", new_arr[i]);
    }
    printf("\n");

    // 释放内存
    free(new_arr);

    return 0;
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 

在这个示例中，我们首先使用malloc分配了10个整数的内存，然后使用realloc将内存块的大小调整为20个整数。最后，我们释放了内存。

处理realloc失败的情况

realloc可能会失败，返回NULL。在这种情况下，原始内存块仍然有效，因此我们需要小心处理这种情况：

c

int *new_arr = (int*)realloc(arr, 20 * sizeof(int));
if (new_arr == NULL) {
    printf("内存重新分配失败\n");
    free(arr); // 释放原始内存
    return 1;
}

警告

如果realloc失败，原始内存块不会被释放，因此需要手动释放以避免内存泄漏。

实际应用场景

动态数组

realloc常用于实现动态数组。例如，在处理用户输入或读取文件时，我们可能不知道需要多少内存，因此可以使用realloc来动态调整数组的大小。

c

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

int main() {
    int *arr = NULL;
    int size = 0;
    int capacity = 1;

    arr = (int*)malloc(capacity * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    int num;
    while (scanf("%d", &num) == 1) {
        if (size >= capacity) {
            capacity *= 2;
            int *new_arr = (int*)realloc(arr, capacity * sizeof(int));
            if (new_arr == NULL) {
                printf("内存重新分配失败\n");
                free(arr);
                return 1;
            }
            arr = new_arr;
        }
        arr[size++] = num;
    }

    // 打印数组
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    free(arr);

    return 0;
}

在这个示例中，我们使用realloc来动态扩展数组的大小，以容纳用户输入的整数。

总结

realloc是C语言中一个非常有用的函数，它允许我们在运行时动态调整内存块的大小。通过合理使用realloc，我们可以更灵活地管理内存，避免内存浪费或不足的问题。

提示

在使用realloc时，始终检查返回值是否为NULL，并在失败时正确处理原始内存块。

附加资源与练习

• 练习1：编写一个程序，使用realloc实现一个动态字符串数组，用户可以不断输入字符串，直到输入“exit”为止。
• 练习2：修改上面的动态数组示例，使其在数组大小超过一定阈值时，将数组大小减半。

通过练习，你将更深入地理解realloc的使用场景和注意事项。