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C语言动态数组的创建与管理

创作时间:

作者:

@小白创作中心

C语言动态数组的创建与管理

引用

来源

https://docs.pingcode.com/baike/1299389

动态数组是C语言中一个非常重要的概念，它允许程序在运行时根据需要动态分配和调整内存大小。与静态数组不同，动态数组的大小不是在编译时确定的，而是在运行时通过内存分配函数来实现的。本文将详细介绍如何在C语言中创建、使用和管理动态数组。

在C语言中，创建一个动态数组的核心步骤包括：使用malloc函数分配内存、确保内存分配成功、使用数组、释放内存。我们将详细描述这些步骤中的每一个，以帮助您理解和实现动态数组的创建和管理。

一、动态内存分配

在C语言中，动态内存分配是通过标准库中的malloc函数进行的。

malloc函数用于在运行时分配一块指定大小的内存，并返回一个指向该内存块的指针。动态内存分配的好处是允许程序在运行时根据需要调整内存使用，而不是在编译时固定内存大小。

使用`malloc`函数

malloc函数的原型如下：

void *malloc(size_t size);

size_t是一个无符号整数类型，代表要分配的内存块的大小（以字节为单位）。

malloc函数返回一个void类型的指针，这意味着它可以指向任何类型的对象。

例如，分配一个包含10个整数的数组：

int *array = (int *)malloc(10 * sizeof(int));

这里，我们使用sizeof(int)来确保分配的内存块大小足够容纳10个整数。

二、确保内存分配成功

在使用malloc分配内存后，必须检查是否成功分配了内存，因为在某些情况下（例如内存不足），malloc可能会返回NULL指针。如果不进行检查而直接使用NULL指针，会导致程序崩溃。

if (array == NULL) {
    fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
    exit(1);
}

三、使用动态数组

一旦成功分配内存，就可以像使用普通数组一样使用动态数组。例如，可以使用循环来初始化数组元素：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    array[i] = i * i;
}

四、释放内存

在使用完动态数组后，必须释放分配的内存，以避免内存泄漏。释放内存使用标准库中的free函数：

free(array);

释放内存后，最好将指针设置为NULL，以避免悬挂指针问题：

array = NULL;

五、扩展动态数组

在某些情况下，可能需要扩展数组的大小。可以使用realloc函数来调整已分配内存的大小。

realloc的原型如下：

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

例如，将数组大小从10扩展到20：

int *temp = (int *)realloc(array, 20 * sizeof(int));
if (temp == NULL) {
    fprintf(stderr, "Memory reallocation failed\n");
    free(array);
    exit(1);
}
array = temp;

六、实际应用示例

以下是一个完整的示例，展示了如何在C语言中创建、使用和释放动态数组：

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

int main() {
    int n = 10;
    int *array = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (array == NULL) {
        fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        array[i] = i * i;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
    // Reallocate memory to expand the array
    int new_size = 20;
    int *temp = (int *)realloc(array, new_size * sizeof(int));
    if (temp == NULL) {
        fprintf(stderr, "Memory reallocation failed\n");
        free(array);
        return 1;
    }
    array = temp;
    for (int i = n; i < new_size; i++) {
        array[i] = i * i;
    }
    for (int i = 0; i < new_size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
    free(array);
    array = NULL;
    return 0;
}