C语言动态内存函数解析：malloc、calloc、free

malloc 函数

功能：分配指定大小的内存块

原型：

void* malloc(size_t size);

特点：

分配size字节的未初始化内存
返回指向分配内存的指针，失败返回NULL
不会自动初始化内存内容（内容是随机的）
需要手动释放内存

示例：

int *arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    // 处理内存分配失败
}
// 使用内存...
free(arr); // 使用完毕后释放

calloc 函数

功能：分配并初始化内存块

原型：

void* calloc(size_t num, size_t size);

特点：

分配num * size字节的内存
内存内容自动初始化为0
返回指向分配内存的指针，失败返回NULL
需要手动释放内存

示例：

int *arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    // 处理内存分配失败
}
// arr指向的内存已初始化为0
free(arr);

free 函数

功能：释放之前分配的内存

原型：

void free(void* ptr);

特点：

释放由malloc、calloc或realloc分配的内存
传入NULL指针是安全的（不做任何操作）
释放后指针变为悬垂指针（应设为NULL）
不能重复释放同一块内存

示例：

int *ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
*ptr = 100;
free(ptr);
ptr = NULL; // 避免悬垂指针

对比malloc和calloc

| 特性 | malloc | calloc |
|------------|----------------------|----------------------|
| 初始化 | 不初始化 | 初始化为0 |
| 参数 | 总字节数 | 元素个数和单个元素大小|
| 性能 | 略快 | 稍慢（因为要初始化） |
| 适用场景 | 需要手动初始化时 | 需要零初始化时 |

使用注意事项

检查返回值：分配失败时返回NULL，必须检查
类型转换：在C++中需要类型转换，C中可选但推荐
内存泄漏：分配后必须释放，避免内存泄漏
悬垂指针：释放后指针应设为NULL
野指针：不要访问已释放的内存
大小计算：使用sizeof计算类型大小，避免硬编码

常见错误

// 错误1：忘记检查返回值
int *p = malloc(1000000000); // 可能失败

// 错误2：忘记释放内存
void func() {
    char *str = malloc(100);
    // 使用后忘记free
}

// 错误3：访问已释放内存
int *p = malloc(sizeof(int));
free(p);
*p = 10; // 未定义行为

// 错误4：重复释放
free(p);
free(p); // 错误

正确使用动态内存管理是C/C++编程中的重要技能，合理使用可以大大提高程序的灵活性和效率。

（本文来源：nzw6.com）