malloc、calloc、realloc在内存分配方式区别

<1>从静态存储区域分配.
       内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在.例如全局变量、static变量.
<2>在栈上创建
       在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放.栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限.

<3>从堆上分配，亦称动态内存分配.
       程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存.动态内存的生存期由用户决定，使用非常灵活，但问题也最多.

(2)C语言跟内存申请相关的函数主要有 alloca、calloc、malloc、free、realloc等.
    <1>alloca是向栈申请内存,因此无需释放.
    <2>malloc分配的内存是位于堆中的,并且没有初始化内存的内容,因此基本上malloc之后,调用函数memset来初始化这部分的内存空间.
    <3>calloc则将初始化这部分的内存,设置为0.
    <4>realloc则对malloc申请的内存进行大小的调整.
    <5>申请的内存最终需要通过函数free来释放.
    当程序运行过程中malloc了,但是没有free的话,会造成内存泄漏.一部分的内存没有被使用,但是由于没有free,因此系统认为这部分内存还在使用,造成不断的向系统申请内存,使得系统可用内存不断减少.但是内存泄漏仅仅指程序在运行时,程序退出时,OS将回收所有的资源.因此,适当的重起一下程序,有时候还是有点作用.
【attention】
    三个函数的申明分别是:
        void* malloc(unsigned size);
        void* realloc(void* ptr, unsigned newsize);  
        void* calloc(size_t numElements, size_t sizeOfElement); 
    都在stdlib.h函数库内，它们的返回值都是请求系统分配的地址,如果请求失败就返回NULL.
    (1)函数malloc()
        在内存的动态存储区中分配一块长度为size字节的连续区域，参数size为需要内存空间的长度，返回该区域的首地址.
    (2)函数calloc()
        与malloc相似,参数sizeOfElement为申请地址的单位元素长度,numElements为元素个数，即在内存中申请numElements*sizeOfElement字节大小的连续地址空间.
    (3)函数realloc()
        给一个已经分配了地址的指针重新分配空间,参数ptr为原有的空间地址,newsize是重新申请的地址长度.
    区别:
    (1)函数malloc不能初始化所分配的内存空间,而函数calloc能.如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0;反之, 如果这部分内存曾经被分配过,则其中可能遗留有各种各样的数据.也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常进行,但经过一段时间(内存空间还已经被重新分配)可能会出现问题.
    (2)函数calloc() 会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零,也就是说,如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存,那么这些元素将保证会被初始化为0;如果你是为指针类型的元素分配内存,那么这些元素通常会被初始化为空指针;如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零.
    (3)函数malloc向系统申请分配指定size个字节的内存空间.返回类型是 void*类型.void*表示未确定类型的指针.C,C++规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针.
    (4)realloc可以对给定的指针所指的空间进行扩大或者缩小，无论是扩张或是缩小，原有内存的中内容将保持不变.当然，对于缩小，则被缩小的那一部分的内容会丢失.realloc并不保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址.相反，realloc返回的指针很可能指向一个新的地址.
    (5)realloc是从堆上分配内存的.当扩大一块内存空间时，realloc()试图直接从堆上现存的数据后面的那些字节中获得附加的字节，如果能够满足，自然天下太平；如果数据后面的字节不够，问题就出来了，那么就使用堆上第一个有足够大小的自由块，现存的数据然后就被拷贝至新的位置，而老块则放回到堆上.这句话传递的一个重要的信息就是数据可能被移动.

1.  
   #include <stdio.h>
2.  
   #include <malloc.h>
3.  
    
4.  
   int main(int argc, char* argv[])
5.  
   {
6.  
   char *p,*q;
7.  
   p = (char *)malloc(10);
8.  
   q = p;
9.  
   p = (char *)realloc(p,10);
10.  
    printf("p=0x%x/n",p);
11.  
    printf("q=0x%x/n",q);
12.  
     
13.  
    return 0;
14.  
    }
15.  
    输出结果:realloc后，内存地址不变
16.  
    p=0x431a70
17.  
    q=0x431a70
18.  
     
19.  
    例2:
20.  
    #include <stdio.h>
21.  
    #include <malloc.h>
22.  
     
23.  
    int main(int argc, char* argv[])
24.  
    {
25.  
    char *p,*q;
26.  
    p = (char *)malloc(10);
27.  
    q = p;
28.  
    p = (char *)realloc(p,1000);
29.  
    printf("p=0x%x/n",p);
30.  
    printf("q=0x%x/n",q);
31.  
     
32.  
    return 0;
33.  
    }
34.  
    输出结果:realloc后，内存地址发生了变化
35.  
    p=0x351c0
36.  
    q=0x431a70

1. malloc/calloc/realloc和free介绍：

1. malloc函数

malloc函数可以从堆上获得指定字节的内存空间，其函数声明如下：

void * malloc(int n);

参数释义：
n：申请空间大小（单个类型大小*总个数）

函数详述：
其中，形参n为要求分配的字节数。如果函数执行成功，malloc返回获得内存空间的首地址；如果函数执行失败，那么返回值为NULL。由于malloc函数值的类型为void型指针，因此，可以将其值类型转换后赋给任意类型指针，这样就可以通过操作该类型指针来操作从堆上获得的内存空间。
需要注意的是,malloc函数分配得到的内存空间是未初始化的。
注意：通过malloc函数得到的堆内存必须使用memset函数来初始化。

2. calloc函数

calloc函数的功能与malloc函数的功能相似，都是从堆分配内存。其函数声明如下：

void *calloc(int n,int size);
参数释义：
size：单个类型大小
n：申请的个数
注意：最后申请空间大小为： n和size相乘

函数详述：
函数返回值为void型指针。如果执行成功，函数从堆上获得size * n的字节空间，并返回该空间的首地址。如果执行失败，函数返回NULL。该函数与malloc函数的一个显著不同时是，calloc函数得到的内存空间是经过初始化的，其内容全为0。calloc函数适合为数组申请空间，可以将size设置为数组元素的空间长度，将n设置为数组的容量。

3. realloc函数

realloc函数的功能比malloc函数和calloc函数的功能更为丰富，可以实现内存分配和内存释放的功能，其函数声明如下：

void * realloc(void * p,int n);

参数释义：
p：堆上已经存在空间的地址
n:空间的大小

函数详述：
其中，指针p必须为指向堆内存空间的指针，即由malloc函数、calloc函数或realloc函数分配空间的指针。realloc函数将指针p指向的内存块的大小改变为n字节。如果n小于或等于p之前指向的空间大小，那么。保持原有状态不变。如果n大于原来p之前指向的空间大小，那么，系统将重新为p从堆上分配一块大小为n的内存空间，同时，将原来指向空间的内容依次复制到新的内存空间上，p之前指向的空间被释放。relloc函数分配的空间也是未初始化的。

注意：使用malloc函数，calloc函数和realloc函数分配的内存空间都要使用free函数或指针参数为NULL的realloc函数来释放。

2.2使用方法：

1、malloc()

头文件：stdlib.h

声明：void * malloc(int n);

含义：在堆上，分配n个字节，并返回void指针类型。

返回值：分配内存成功，返回分配的堆上存储空间的首地址；否则，返回NULL

初始化：未初始化

2、calloc()

头文件：stdlib.h

声明：void *calloc(int n, int size);

含义：在堆上，分配nsize个字节，并初始化为0，返回void 类型

返回值：同malloc() 函数

初始化：已初始化

3、recalloc()

头文件：stdlib.h

声明：void * realloc(void * p,int n);

含义：重新分配堆上的void指针p所指的空间为n个字节，同时会复制原有内容到新分配的堆上存储空间。注意，若原来的void指针p在堆上的空间不大于n个字节，则保持不变。

返回值：同malloc() 函数

初始化：未初始化
4、free()

头文件：stdlib.h

声明：void free (void * p);

含义：释放void指针p所指的堆上的空间。

返回值：无

5、memset()

头文件：string.h

声明：void * memset (void * p, int c, int n) ;

含义：对于void指针p为首地址的n个字节，将其中的每个字节设置为c。

返回值：返回指向存储区域 p 的void类型指针。

2.3malloc/calloc/realloc区别总结

相同点：
1.都是从堆上申请空间
2.都需要对返回值判空
3.都需要用户free释放
4.返回值类型相同（void*）
5.都需要类型转化
6.底层实现上是一样的，都需要开辟多余的空间，用来维护申请的空间

可以输入以下代码观测内存：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main(){
int *p= (int *)malloc(sizeof(int )*10);
return 0;
}

不同点：
1.函数名字不同和参数类型不同。
2.calloc会对申请空间初始化，并且初始化为0，而其他两个不会。
3.malloc申请的空间必须使用memset初始化
4.realloc是对已经存在的空间进行调整，当第一个参数传入NULL的时候和malloc一样
调整分为两种情况：

a:调整的空间比原有空间大：

1.大了一点：多出来的空间小于小于下面空闲的空间；
做法：
1.直接延伸申请空间
2.返回原空间首地址**

2.大了很多：多出来的空间，大于下面空闲空间
做法：
1.重新开辟新空间
2.将旧空间的内容拷贝到新空间中
3.释放旧空间
4.返回新空间的首地址

b.调整的空间比原有空间小：
做法：
1.将原空间缩小
2 .返回旧空间首地址

参考：https://blog.csdn.net/qq_38810767/article/details/85265541