calloc/malloc/realloc有什么不同

在C语言中，calloc（分配内存并初始化）、malloc（分配内存）和realloc（重新分配内存）是用于动态内存分配的三个标准库函数。calloc 会为多个元素分配内存并将所有位都初始化为零、malloc 分配指定字节数量的未初始化内存、realloc 改变先前分配区域的大小或分配新的内存区域。在这三种函数中，calloc 用于分配固定数量、固定大小的内存，并清零，通常用于数组的动态分配。相比之下，malloc 提供更大的灵活性，但分配的内存中的初始内容未定义，需要用户自己初始化。而realloc 是在已有内存基础上调整大小，它能保存原来内存区域的内容，并可以更大或更小。

一、CALLOC

calloc函数用于在内存中为多个相同大小的元素分配空间，并将所有位初始化为零。这是它与malloc的一个主要区别：calloc在分配内存之后，会自动初始化分配的内存区域。

分配和初始化

calloc的原型如下：

void *calloc(size_t num_elements, size_t element_size);

它的两个参数分别代表元素的数量和每个元素的大小。当成功执行时，calloc返回指向分配的内存的指针，如果失败则返回NULL。例如，如果你想分配一个包含10个int类型的数组，你会这样调用calloc：

int *arr = (int *)calloc(10, sizeof(int));

这将会分配足够存储10个整数的内存，并将所有整数初始化为0。

适用场景

calloc特别适用于需要分配数组或者需要清零的内存区域的情况。当你需要一个包含固定数量元素的数据结构，并希望初始化为确定值（通常是0）时，calloc是最佳选择。

二、MALLOC

malloc是最基础的动态内存分配函数。它仅分配指定大小的内存块，并不初始化内存，分配的内存中可能包含了垃圾值。

分配未初始化的内存

malloc的原型如下：

void *malloc(size_t size);

参数size指定了希望分配的字节数。如果分配成功，malloc返回一个指向分配内存的指针；如果分配失败，则返回NULL。

适用场景

malloc主要用在不需要初始化内存或者手动初始化内存数据的情况。例如：

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

如果你希望手动对数组进行初始化，或者被分配的结构体会被立刻填充其他数据，那么选择malloc就可以了。

三、REALLOC

realloc是用来调整已分配内存大小的函数。它可以用来扩大或缩小内存块。

调整内存大小

realloc的原型如下：

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

第一个参数ptr是之前已分配内存的指针，第二个参数new_size是所需的新内存大小。如果realloc调用成功，则返回指向新分配内存的指针，该内存至少可以容纳new_size字节的数据；失败则返回NULL。

保存现有数据

realloc的一个重要特性是它在扩展或缩小内存时会尽可能地保存原内存区域的内容。如果新内存块比原来的大，那么旧块的数据将会被复制到新块的起始位置，并且可能在新块中有更多的未使用空间。

适用场景

realloc通常用于需要动态增长或减小数据结构的场景。大量使用了realloc的一个典型例子是动态数组，其中数组元素的数量在程序的执行过程中会不断变化。

四、总结和对比

calloc、malloc和realloc 这三个函数在C语言中用于处理动态内存问题，它们都可以在程序运行时分配内存，但它们之间也存在一些差异。calloc自动初始化内存，适合需要清零内存的情况。malloc提供原始的、未初始化的内存空间，更适合高灵活性的内存分配和手动初始化。realloc可以改变已分配内存块的大小，是处理可变大小数据结构的理想选择。所有这三个函数分配的内存都要通过调用free函数来释放。