C Academy · 课时

calloc 与 realloc

Q: 「calloc 与 realloc」这节课中我会学到什么？

清零与调整大小的内存 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

清零与调整大小的内存

calloc 与 realloc 是 CoddyKit 上的免费 C Academy 课时。这是第 2 节课，共 4 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 C Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C Academy 课程共包含 4 节课。

超越 malloc

除了malloc之外，标准库还提供了用于获取清零内存的calloc，以及用于调整现有内存块大小的realloc。

二者都定义在<stdlib.h>中。

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

int main(void) {
    int *p = calloc(3, sizeof(int));
    printf("%d %d %d\n", p[0], p[1], p[2]);
    free(p);
    return 0;
}

calloc 会将内存清零

calloc(count, size)会为count个、每个占用size字节的元素分配空间，并将每个字节设置为零。

当您需要一块干净的初始内存时，这非常方便。

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

int main(void) {
    int *a = calloc(5, sizeof(int));
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 5; i++) sum += a[i];
    printf("sum of zeroed array = %d\n", sum);
    free(a);
    return 0;
}

calloc 接受两个参数

与malloc不同，calloc分别接受元素数量和单个元素大小。

它还会在将数量与大小相乘时防止溢出。

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

int main(void) {
    double *d = calloc(4, sizeof(double));
    d[2] = 1.5;
    printf("%f %f\n", d[0], d[2]);
    free(d);
    return 0;
}

malloc 与 calloc

如果您无论如何都会覆盖每个字节，请使用malloc；如果您依赖内存初始为零，请使用calloc。

由于需要清零，calloc 的开销会稍高一些。

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

int main(void) {
    int *m = malloc(2 * sizeof(int));
    int *c = calloc(2, sizeof(int));
    m[0] = 5; m[1] = 6;
    printf("malloc: %d %d\n", m[0], m[1]);
    printf("calloc: %d %d\n", c[0], c[1]);
    free(m); free(c);
    return 0;
}

使用 realloc 增长

realloc(ptr, newsize)会更改内存块的大小，并保留原有内容，保留范围截至新旧大小中较小的那个。

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

int main(void) {
    int *a = malloc(2 * sizeof(int));
    a[0] = 1; a[1] = 2;
    a = realloc(a, 4 * sizeof(int));
    a[2] = 3; a[3] = 4;
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%d ", a[i]);
    printf("\n");
    free(a);
    return 0;
}

realloc 可能移动内存块

如果需要移动内存块以找到空间，realloc 可能会返回一个不同的地址。

请始终将结果重新赋值，并且绝不要继续使用旧指针。

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

int main(void) {
    int *a = malloc(sizeof(int));
    a[0] = 42;
    int *bigger = realloc(a, 100 * sizeof(int));
    printf("first element still %d\n", bigger[0]);
    free(bigger);
    return 0;
}

安全的 realloc 模式

如果 realloc 失败，它会返回NULL，但原来的内存块仍然完整保留。

请先将结果赋给临时变量，以免失败时丢失旧指针。

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

int main(void) {
    int *a = malloc(2 * sizeof(int));
    int *tmp = realloc(a, 8 * sizeof(int));
    if (tmp == NULL) {
        free(a);
        return 1;
    }
    a = tmp;
    a[7] = 99;
    printf("%d\n", a[7]);
    free(a);
    return 0;
}

缩小内存块

realloc 也可以缩小内存块。开头的元素会被保留，其余部分会被释放。

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

int main(void) {
    int *a = malloc(6 * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < 6; i++) a[i] = i;
    a = realloc(a, 3 * sizeof(int));
    printf("%d %d %d\n", a[0], a[1], a[2]);
    free(a);
    return 0;
}

增长缓冲区

一种常见模式是在数组填满时将容量加倍，从而分摊增长成本。

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

int main(void) {
    int cap = 2, len = 0;
    int *a = malloc(cap * sizeof(int));
    for (int v = 0; v < 5; v++) {
        if (len == cap) {
            cap *= 2;
            a = realloc(a, cap * sizeof(int));
        }
        a[len++] = v;
    }
    printf("len=%d cap=%d last=%d\n", len, cap, a[len-1]);
    free(a);
    return 0;
}

realloc 与 NULL

realloc(NULL, size)的行为与malloc(size)完全相同。

这样，增长例程就能统一处理第一次分配。

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

int main(void) {
    int *a = realloc(NULL, 3 * sizeof(int));
    a[0] = 7;
    printf("%d\n", a[0]);
    free(a);
    return 0;
}

组合使用

您可以先使用calloc获取清零的缓冲区，之后再使用realloc扩大它。增长后新增的字节不会被清零。

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

int main(void) {
    int *a = calloc(2, sizeof(int));
    a = realloc(a, 4 * sizeof(int));
    a[2] = 0; a[3] = 0;
    printf("%d %d %d %d\n", a[0], a[1], a[2], a[3]);
    free(a);
    return 0;
}

快速检查

请测试您对 calloc 和 realloc 的理解。

回顾

您又学习了两种内存分配工具：

calloc(count, size)会分配已清零的内存，并防止乘法溢出。
realloc(ptr, newsize)会调整内存块大小，并可能移动它。
始终将 realloc 的结果赋给临时变量，以避免失败时发生内存泄漏。
realloc(NULL, size)的行为类似于 malloc。

常见问题解答

「calloc 与 realloc」课时是免费的吗？

是的 — 「calloc 与 realloc」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C Academy 课程共包含 4 节课。

「calloc 与 realloc」这节课中我会学到什么？

清零与调整大小的内存你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 C Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。这是第 2 节课，共 4 节。

「calloc 与 realloc」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 C Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 C Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

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