Question

在堆中申请分配内存空间，有两个相关的库函数：malloc 和 calloc。

1．malloc 函数

malloc 函数的原型：

void *malloc(size_t size);

函数只有一个参数 size，它是 size_t 类型的，即无符号的整型数。函数返回值为 void 类型的指针。函数的功能就是在堆中申请参数 size 所指定字节数的一段内存空间，如果成功，则返回该段内存空间的首地址，即第一个字节所对应的内存地址；如果失败，则返回空指针。例如：

void *p = malloc(4);

定义 void 类型的指针变量 p，并通过 malloc 函数在堆中申请分配 4 字节的内存空间，并将返回值初始化给指针变量 p。如果申请分配成功，指针变量 p 的值即为所分配的内存空间首地址；如果申请分配失败，指针变量的值就为 NULL。

在堆中申请并分配了内存之后，就可以使用这块内存来存储数据了，例如在这 4 字节的内存空间中存储整数值 100：

if(p != NULL)
    *(int*)p = 100;

先是通过 if 语句判断指针 p 是否为空指针，如果不是空指针，则通过指针 p 来访问在堆中所分配的 4 字节内存，并将其赋值为整数值 100。由于指针 p 是 void 类型的，因此需要先将它转换成 int 类型的指针，然后再通过解引用运算符来访问并进行赋值。

代码中是将堆中所申请分配的 4 字节内存视为整型变量的存储空间来使用。因此，可以在申请分配堆内存时，就对 malloc 函数所返回的指针进行转换。例如：

int *p = (int*)malloc(4);

将 malloc 所返回的 void 类型的指针，强制转换为 int 类型的指针，然后初始化给指针变量 p。

由于整型变量的存储空间大小并非固定，在不同的编译器和系统平台上可能会具有不同的值，因此，使用 sizeof 运算符来获取整型变量的存储空间大小，并根据该值来申请分配堆内存空间，是个更好的选择。例如：

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

通过 sizeof 运算符获取整型变量的存储空间大小，并根据该值来申请分配堆内存空间，将返回的内存地址初始化给指针变量 p。

下面访问堆中所申请分配的内存并对其进行赋值。

if(p != NULL)
    *p = 100;

即将堆中所申请分配的内存空间，视为一个整型变量的内存空间，而指针 p 可视为指向该整型变量的指针。

也可以在堆中申请分配一个数组的内存空间。例如：

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

通过 malloc 函数在堆中申请分配一个大小为“sizeof(int) * 5”的内存空间，即可将所申请分配的内存空间视为一个长度为 5 的 int 类型数组的内存空间。并将返回值转换为 int 类型的指针初始化给指针变量 p，即指针 p 指向了堆中的长度为 5 的 int 类型数组的首地址。下面就通过该指针，利用循环来访问堆中数组的各元素并赋予新值。例如：

在 for 循环语句的循环体中，首先对指针 p 进行运算，依次产生指向数组各元素的指针，然后通过解引用访问各元素，并对其进行重新赋值。

也可以采用数组下标的形式来完成。例如：

同样地，也可以在堆中申请分配一个结构体大小的内存空间，并将该内存空间当作结构体变量一样来使用。例如，定义如下一个结构体：

定义了结构体 Stu，它有 3 个成员：name、age 和 score。并通过 typedef 给该结构体类型定义了别名 STU，因此，该结构体类型既可以使用“struct Stu”，也可以使用“STU”。

下面在堆中申请分配一个该结构体大小的内存空间：

STU *pstu = (STU*)malloc(sizeof(STU));

通过 sizeof 运算符获取结构体类型 STU 的大小，并根据该大小申请分配堆中的内存空间，并将该内存空间的首地址初始化给 STU 类型的结构体指针变量 pstu。可以将在堆中所申请分配的内存空间视为一个 STU 类型的结构体变量，而 pstu 是指向该结构体变量的指针。下面可以通过指针 pstu 来访问该结构体变量的各成员并进行赋值操作。例如：

strcpy(pstu->name, "zhangSan");
pstu->age = 22;
pstu->score = 85.5f;

再通过指针 pstu 来访问并打印输出所有成员：

printf("Name:%s\n", pstu->name);
printf("Age:%d\n", pstu->age);
printf("Score:%.2f\n", pstu->score);

编译运行程序，结果如下：

Name:zhangSan
Age:22
Score:85.50

2．calloc 函数

同 malloc 函数一样，calloc 函数也是用于在堆中申请分配内存空间，calloc 函数的原型为：

void* calloc(size_t num, size_t size);

该函数有两个参数，都是 size_t 类型。第一个参数 num 用于指定对象的数量，即 calloc 函数可以在堆中申请分配能存储指定数量对象的内存空间，第二个参数 size 用于指定对象的大小。因此，它非常方便为数组类型的对象开辟内存空间。例如：

int *p = (int*)calloc(5, sizeof(int));

该语句的功能为，通过 calloc 函数在堆中申请分配 5 个 int 类型大小的内存空间，即可视为一个长度为 5 的 int 类型数组的内存空间。函数返回的也是指向堆中所申请分配的内存首地址，为 void 类型的指针，因此，通过强制类型转换将其转换为 int 类型的指针初始化给指针变量 p。

另外，使用 calloc 函数还有一个特别之处，就是能够对堆中所申请分配的内存空间进行默认初始化，即将内存空间的各字节的都值初始化为 0，这是 malloc 函数所不具备的。例如：

int *p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
int *p2 = (int*)calloc(1, sizeof(int));
printf("*p1 = %d\n", *p1);
printf("*p2 = %d\n", *p2);

定义了两个 int 类型的指针变量 p1 和 p2，然后分别通过 malloc 和 calloc 函数在堆中申请分配 int 类型大小的内存空间，并初始化给指针变量 p1 和 p2。最后，通过解引用运算符访问 p1 和 p2 所指向的内存空间数据，并通过 printf 函数打印输出。

编译运行程序，结果如下：

*p1 = 7219104
*p2 = 0

可见，指针 p1 所指向的内存空间是通过 malloc 函数申请分配的，它不会对内存空间数据进行初始化，因此，对应的内存空间的数据为一个随机值。而指针 p2 所指向的内存空间是通过 calloc 函数申请分配的，会对内存空间的数据进行初始化，因此，对应内存空间中数据的值为 0。