在 C 語言中使用 malloc 分配結構體記憶體

Jinku Hu 2023年1月30日 2021年1月22日
  1. 使用 mallocsizeof 操作符在 C 語言中分配結構體記憶體的方法
  2. 使用 for 迴圈為 C 語言中的結構陣列分配記憶體
在 C 語言中使用 malloc 分配結構體記憶體

本文將介紹幾種在 C 語言中如何使用 malloc 分配結構體記憶體的方法。

使用 mallocsizeof 操作符在 C 語言中分配結構體記憶體的方法

malloc 是 C 語言中動態記憶體分配的核心函式,它接收一個整數引數,代表要分配的位元組數。為了分配已經定義好的自定義 struct 物件的記憶體,我們應該呼叫 sizeof 運算子,檢索該物件需要儲存的記憶體量。

注意,我們可以直接將 sizeof(MyObject) 表示式作為引數傳入 malloc 呼叫中。關於 malloc 的一個注意事項是,成功分配的記憶體不會被初始化,這意味著可能會儲存一些垃圾值。為了應對這個問題,C 庫提供了另一個有用的函式-calloc 來自動將記憶體區域初始化為零。下面的例子顯示了單個 MyObject 結構的記憶體分配。

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

enum VALID {FALSE, TRUE};

typedef struct {
    int valid;
    int *data;
    size_t size;
} MyObject;

int main() {
    int *tmp = NULL;
    MyObject *my1 = malloc(sizeof(MyObject));

    my1->valid = TRUE;
    my1->data = tmp;
    my1->size = sizeof tmp;

    free(my1);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

使用 for 迴圈為 C 語言中的結構陣列分配記憶體

經常需要宣告一個結構的陣列,它可能需要一個比堆疊上可用的更大的記憶體區域。因此,我們需要將該陣列分配為動態記憶體。下面的示例程式碼演示了在堆疊上宣告 100 個指向 MyObject 結構的指標陣列,但每個單獨的 MyObject 物件是在動態記憶體(堆)上分配的情況。

需要注意的是,我們還實現了 initMyObject 函式來初始化 MyObject 中的每一個成員,僅用於測試目的。如果傳遞的指標是 null,該函式就返回 -1,並將 if 語句放在 for 迴圈中,以確保列印出相應的錯誤資訊。

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

#define MAX 100

enum VALID {FALSE, TRUE};

typedef struct {
    int valid;
    int *data;
    size_t size;
} MyObject;

int initMyObject(MyObject *obj, int val, int *dat, size_t siz)
{
    if (!obj)
        return -1;
    obj->valid = val;
    obj->data = dat;
    obj->size = siz;
    return 0;
}

int main() {
    int *tmp = NULL;

    MyObject *arr[MAX];
    for (int i = 0; i < MAX; ++i) {
        arr[i] = malloc(sizeof(MyObject));
        if (initMyObject(arr[i], TRUE, tmp, sizeof(tmp)) == -1) {
            fprintf(stderr, "[ERROR] initMyObject() failed\n");
            break;
        }
    }

    printf("finished\n");

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

雖然,前面的程式有一個錯誤的部分,任何生產程式碼都不允許這樣做。程式退出時,沒有對迴圈中動態分配的記憶體區域進行取消分配操作。請注意,與分配類似,陣列中的每個單獨的元素都必須被釋放。因此,我們在下面的程式碼示例中實現了一個單獨的函式 deallocMyObjectArray,來執行對 free 的反覆呼叫。

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

#define MAX 100

enum VALID {FALSE, TRUE};

typedef struct {
    int valid;
    int *data;
    size_t size;
} MyObject;

int initMyObject(MyObject *obj, int val, int *dat, size_t siz)
{
    if (!obj)
        return -1;
    obj->valid = val;
    obj->data = dat;
    obj->size = siz;
    return 0;
}

int deallocMyObjectArray(MyObject *arr[], size_t len)
{
    if (!arr)
        return -1;
    for (int i = 0; i < len; ++i)
        free(arr[i]);
    return 0;
}

int main() {
    int *tmp = NULL;

    MyObject *arr[MAX];
    for (int i = 0; i < MAX; ++i) {
        arr[i] = malloc(sizeof(MyObject));
        if (initMyObject(arr[i], TRUE, tmp, sizeof(tmp)) == -1) {
            fprintf(stderr, "[ERROR] initMyObject() failed\n");
            break;
        }
    }

    deallocMyObjectArray(arr, MAX);
    printf("finished\n");

    exit(EXIT_SUCCESS);
}
Author: Jinku Hu
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Founder of DelftStack.com. Jinku has worked in the robotics and automotive industries for over 8 years. He sharpened his coding skills when he needed to do the automatic testing, data collection from remote servers and report creation from the endurance test. He is from an electrical/electronics engineering background but has expanded his interest to embedded electronics, embedded programming and front-/back-end programming.

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