動的メモリの確保

動的メモリの確保

malloc.

/*
  stdlib.h [malloc]
  
  書式: void* malloc(size_t size)
  機能: 動的メモリ領域の確保をする
  引数:	size_t size: 領域を確保するためのバイト数を指定する
  戻り値: 成功すると, 確保した領域のポインタを返し
          失敗すると, NULL を返す.
  戻り値は, void* となっているが, これは, どんな型でも OK ということ.
  使い方としては, (char *) というようにキャストする必要がある.
*/

/*
  まず, 動的メモリを確保する理由だが, 例えばプログラム実行中に, 読み込んだ
  画像を処理する場合は一時的に画像データを格納する箱を作る必要がある.
  そのため, データを格納する場所を作成したり, 削除したりするような処理が必要
  となるわけ.
  malloc()で, 動的メモリを確保した後は, 必ず解放処理をしなければならない.
  メモリを解放するには, free() を使う.
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> /* malloc */

int main(void){
  char *buf = NULL;
  
  buf = (char *)malloc(100);
  
  if(buf == NULL){
    printf("メモリ確保に失敗した\n");
  }
  
  sprintf(buf, "基本的に配列と同じように扱うことができる\n");
  printf("%d\n", buf[0]);
  printf("%d\n", buf[1]);
  printf("%d\n", buf[2]);

  free(buf);
  
  return 0;
}

malloc.c の実行結果は:

[cactus:~/code_c/refer]% ./malloc
-27
-97
-70

動的メモリを 0 クリアで確保

calloc.c

/*
  stdlib.h [calloc]
  
  書式: void* calloc(size_t num, size_t size)
  機能: 動的メモリ領域を確保して 0 で初期化する
  引数: size_t num: 確保する領域の個数
        size_t size: 一つの領域のバイト数
  戻り値: 成功すると, 確保した領域のポインタを返し
          失敗すると, NULL を返す.
*/

/*
  calloc() は 0 で初期化してくれるところが malloc() との大きな違いなので
  malloc() の戻り値は int * だと calloc() と同じように 0 で初期化される.
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> /* calloc */

int main(void){
  int *mbuf = NULL;
  int *cbuf = NULL;
  int i, sz;
  
  sz = 10 * sizeof(int);
  
  mbuf = (int *)malloc(sz);
  if(mbuf == NULL){
    printf("メモリ確保に失敗した\n");
    return -1;
  }
  
  cbuf = (int *)calloc(10, sizeof(int));
  if(cbuf == NULL){
    printf("メモリ確保に失敗した\n");
    return -1;
  }
  for(i = 0; i < 10; i++){
    printf("i=%d, mbuf[i]=%d, cbuf[i]=%d\n", i, mbuf[i], cbuf[i]);
  }

  free(mbuf);
  free(cbuf);

  return 0;
}

calloc.c の実行結果は:

[cactus:~/code_c/refer]% ./calloc
i=0, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=1, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=2, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=3, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=4, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=5, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=6, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=7, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=8, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0
i=9, mbuf[i]=0, cbuf[i]=0

動的メモリサイズの変更

realloc.c

/*
  stdlib.h [realloc]
  
  書式: void* realloc(void *ptr, size_t size)
  機能: 確保した動的メモリサイズの変更
  引数: void *ptr: malloc() や calloc() で確保した領域のポインタ
        size_t size: 変更したい領域のバイト数
  戻り値: 成功すると, 改めて確保した領域のポインタを返し,
          失敗すると, NULL を返す.
*/

/*
  realloc() は, 確保された領域 (サイズ) を拡張したり縮小したりすることが
  できる関数.
*/

/*
  動的メモリ領域を拡張しても, データの内容が引き継がれているのが
  確認できた.
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> /* realloc */

int main(void){
  char *mbuf = NULL;
  char *tmp = NULL;
  int sz;
  
  sz = 20 * sizeof(char);
  
  mbuf = (char *)malloc(sz);
  if(mbuf == NULL){
    printf("メモリ確保に失敗した\n");
    return -1;
  }

  sprintf(mbuf, "realloc test\n");

  sz = 100 * sizeof(char);
  tmp = (char *)realloc(mbuf, sz);
  if(tmp == NULL){
    printf("メモリ確保に失敗した\n");
    free(mbuf);
    return -1;
  }else{
    mbuf = tmp;
  }

  /* データが保持されていることを確認 */
  printf("%s", mbuf);
  printf("%c\n", mbuf[0]);
  printf("%c\n", mbuf[1]);
  printf("%c\n", mbuf[2]);

  free(mbuf);

  return 0;
}

realloc.c の実行結果は:

[cactus:~/code_c/refer]% ./realloc
realloc test
r
e
a

確保済み動的メモリの解放

free.c

/*
  stdlib.h [free]
  
  書式: void free(void *ptr)
  機能: 確保した動的メモリ領域の解放
  引数: void *ptr: malloc() や calloc() で確保した領域のポインタ
  戻り値: なし
*/

/*
  動的メモリを malloc() で確保し, そのアドレスを確認してみる.
  そのあと, free() で領域を確保し, もう一度アドレスを確認してみる.
*/

/*
  つまり, free() を実行しても, 確保した領域は解放されるが, アドレス
  は NULL になっているわけではないということだ.
  free() の後には mbuf = NULL 手動で入れる場合もあり得る.
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> /* free */

int main(void){
  char *mbuf = NULL;
  int sz;
  
  sz = 20 * sizeof(char);
  
  mbuf = (char *)malloc(sz);
  if(mbuf == NULL){
    printf("メモリ確保に失敗した\n");
    return -1;
  }

  printf("%p\n", mbuf);

  free(mbuf);

  printf("%p\n", mbuf);

  return 0;
}

free.c の実行結果は:

[cactus:~/code_c/refer]% ./free
0x100100080
0x100100080