C语言可变参数与内存管理超详细讲解

Nora ·

更新时间:2024-09-20

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概述

动态分配内存

重新调整内存的大小和释放内存

概述

有时，您可能会碰到这样的情况，您希望函数带有可变数量的参数，而不是预定义数量的参数。C 语言为这种情况提供了一个解决方案，它允许您定义一个函数，能根据具体的需求接受可变数量的参数。下面的实例演示了这种函数的定义。

int func(int, ... ) 
{
   .
   .
   .
}
int main()
{
   func(2, 2, 3);
   func(3, 2, 3, 4);
}

请注意，函数func()最后一个参数写成省略号，即三个点号（...），省略号之前的那个参数是int，代表了要传递的可变参数的总数。为了使用这个功能，您需要使用stdarg.h头文件，该文件提供了实现可变参数功能的函数和宏。具体步骤如下：

定义一个函数，最后一个参数为省略号，省略号前面可以设置自定义参数。

在函数定义中创建一个va_list类型变量，该类型是在 stdarg.h 头文件中定义的。

使用int参数和va_start宏来初始化va_list变量为一个参数列表。宏 va_start 是在 stdarg.h 头文件中定义的。

使用va_arg宏和va_list变量来访问参数列表中的每个项。

使用宏va_end来清理赋予va_list变量的内存。

现在让我们按照上面的步骤，来编写一个带有可变数量参数的函数，并返回它们的平均值：

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
double average(int num,...)
{
    va_list valist;
    double sum = 0.0;
    int i;
    /* 为 num 个参数初始化 valist */
    va_start(valist, num);
    /* 访问所有赋给 valist 的参数 */
    for (i = 0; i < num; i++)
    {
       sum += va_arg(valist, int);
    }
    /* 清理为 valist 保留的内存 */
    va_end(valist);
    return sum/num;
}
int main()
{
   printf("Average of 2, 3, 4, 5 = %f\n", average(4, 2,3,4,5));
   printf("Average of 5, 10, 15 = %f\n", average(3, 5,10,15));
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果。应该指出的是，函数average()被调用两次，每次第一个参数都是表示被传的可变参数的总数。省略号被用来传递可变数量的参数。

Average of 2, 3, 4, 5 = 3.500000
Average of 5, 10, 15 = 10.000000

C 语言为内存的分配和管理提供了几个函数。这些函数可以在<stdlib.h>头文件中找到。

注意：void * 类型表示未确定类型的指针。C、C++ 规定 void * 类型可以通过类型转换强制转换为任何其它类型的指针。

动态分配内存

编程时，如果您预先知道数组的大小，那么定义数组时就比较容易。例如，一个存储人名的数组，它最多容纳 100 个字符，所以您可以定义数组，如下所示：

char name[100];

但是，如果您预先不知道需要存储的文本长度，例如您想存储有关一个主题的详细描述。在这里，我们需要定义一个指针，该指针指向未定义所需内存大小的字符，后续再根据需求来分配内存，如下所示：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
   char name[100];
   char *description;
   strcpy(name, "Zara Ali");
   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 200 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student in class 10th");
   }
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student in class 10th

上面的程序也可以使用calloc()来编写，只需要把 malloc 替换为 calloc 即可，如下所示：

calloc(200, sizeof(char));

当动态分配内存时，您有完全控制权，可以传递任何大小的值。而那些预先定义了大小的数组，一旦定义则无法改变大小。

重新调整内存的大小和释放内存

当程序退出时，操作系统会自动释放所有分配给程序的内存，但是，建议您在不需要内存时，都应该调用函数free()来释放内存。

或者，您可以通过调用函数realloc()来增加或减少已分配的内存块的大小。让我们使用 realloc() 和 free() 函数，再次查看上面的实例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
   char name[100];
   char *description;
   strcpy(name, "Zara Ali");
   /* 动态分配内存 */
   description = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
   }
   /* 假设您想要存储更大的描述信息 */
   description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcat( description, "She is in class 10th");
   }
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
   /* 使用 free() 函数释放内存 */
   free(description);
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：