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周立功教授數年之心血之作《程序設計與數據結構》，書本內容公開后，在電子行業掀起一片學習熱潮。經周立功教授授權，本公眾號特對本書內容進行連載，愿共勉之。

第一章為程序設計基礎，本文為1.9.3 free()函數和1.9.4 realloc()函數。

>>>>1.9.3free()函數

對于程序而言，不可再訪問的內存塊被稱為垃圾，留有垃圾的程序存在內存泄漏現象。雖然一些語言提供了垃圾收集器用于垃圾的自動定位和回收，但C語言不提供。要求每個程序負責回收各自的垃圾，方法是調用free()函數釋放不需要的內存。

通常malloc()要與free()配套使用，當動態內存使用完畢時，如果不及時釋放的話，必然導致“內存泄露（即內存空間減少）”，進而影響程序的正常運行。釋放內存的free()函數原型如下：

void free(void *pointer);

即將malloc()返回的指針pointer作為參數傳給free()釋放內存。雖然free()函數允許收回不再需要的內存，但使用此函數會導致一個新的問題：懸空指針。雖然調用free(pi)函數會釋放pi，但不會改變pi本身。如果忘記了pi不再指向有效內存塊，那么混亂就有可能隨即而來：

char *pi = malloc(5);

free(pi);

strcpy(pi, "abc");// 錯誤

即修改了pi指向的內存是嚴重的錯誤，因為程序對此內存失去了控制權。事實上，懸空指針是很難發現的，因為幾個指針可能指向相同的內存塊，在釋放內存塊后，全部的指針都懸空了。有了free()函數，也可以用malloc()在運行時分配一塊連續的內存空間，達到改變數組大小的目的。比如：

char * pi = malloc(5);

即變量pi指向已經在堆內分配的5個連續字節，好像聲明了一個有5個字符的數組一樣，顯然動態數組就是分配在“堆”上，用指針變量引用的數組。分配動態數組的步驟如下：

● 聲明一個指針變量用于保存數組變量首元素的地址；

●調用malloc()為數組變量中的元素分配內存

●將malloc()的結果賦給指針變量。

由于不同的數據類型占用的內存大小不一樣，其大小為數組變量元素個數乘以每個元素所占內存的大小。比如，有5個int型元素的數組變量需要分配內存。比如：

int *pi = malloc(5 * sizeof(int));

和數組不同的是，當不再使用時，必須釋放內存。比如：

free(pi);

如果需要10個元素才夠用，那么應該先釋放原內存，然后再申請新內存。比如：

free(pi);

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

顯然，存放在原內存的數據不見了，為了保留原來的數據，需要再做些工作：

int *temp = pi; //讓temp指向原內存

pi = malloc(10 * sizeof(int)); //讓pi指向新內存

memcpy(pi, temp, 5 * sizeof(int));//將原內存的數據拷貝到新內存

free(temp); //釋放原內存

但上面的工作僅需一條語句即可完成，比如：

pi = realloc(pi, 10*sizeof(int));

由于free函數不會檢查傳入的指針是否為NULL，也不會在返回前將指針設置為NULL，因此程序員會創建自己的free函數，saferfree函數的接口和實現詳見程序清單 1.49和程序清單 1.50。

程序清單1.49saferfree()函數的接口（saferFree.h）

1 #pragma once

2 void saferFree(void **pp);

程序清單1.50saferfreeh函數接口的實現（saferFree.c）

1 #include

2 #include

4 void saferFree(void **pp)

5 {

6 if(pp != NULL && *pp != NULL)

7 free(*pp);

8 *pp = NULL;

9 }

10 }

如果使用saferFree宏調用saferFree函數，則可以省略類型轉換和傳遞指針的地址。即：

#define NewSaferFree(P) saferFree((void **)&p)

其調用形式如下：

int *pi = malloc(sizeof(int));

NewSaferFree(pi);

>>>1.9.4realloc()函數

alloc是allocate分配的縮寫，前綴re就是重新分配的意思。如果原內存后面還有剩余的話，realloc()只是修改分配表，還是返回原內存的地址；如果沒有剩余內存的話，realloc()將申請新的內存，然后將原內存的數據拷貝到新內存中，原內存將被free()釋放掉，realloc()返回新內存的地址。realloc()函數原型如下：

void *realloc(void *pointer, unsigned int size);

當調用realloc()函數時，point必須指向先前通過malloc、calloc或realloc的調用獲得的內存塊。size表示新分配內存的大小，以字節為單位。其作用是將pointer所指向的動態空間的大小改變為size，pointer的值不變。如果重新分配不成功，則返回NULL；如果通過malloc()已經獲得了動態空間，又不想改變其大小，則可以使用realloc()重新分配。

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