C 语言 - 结构体与动态内存

结构体与动态内存

您也可以将动态内存与结构体结合使用。

当您事先不知道需要多少个结构体，或者希望通过仅分配必要的内存来节省内存时（例如，在一个汽车经销商程序中，汽车数量不固定），这非常有用。

为结构体分配内存

您可以使用 malloc() 函数为结构体指针分配内存：

实例

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

struct Car {
  char brand[50];
  int year;
};

int main() {
  // 为一个 Car 结构体分配内存
  struct Car *ptr = (struct Car*) malloc(sizeof(struct Car));

  // 检查分配是否成功
  if (ptr == NULL) {
    printf("Memory allocation failed.\n");
    return 1; // 退出程序并返回错误代码
  }

  // 设置值
  strcpy(ptr->brand, "Honda");
  ptr->year = 2022;

  // 打印值
  printf("Brand: %s\n", ptr->brand);
  printf("Year: %d\n", ptr->year);

  // 释放内存
  free(ptr);

  return 0;
}

亲自试一试

示例解释

• malloc() 为一个结构体分配内存
• strcpy() 用于将字符串复制到 brand 字段中
• 我们使用 -> 通过指针访问成员
• 最后使用 free() 释放内存

注意：malloc() 分配未初始化的内存。在您赋值之前，内容将是未定义的。如果您希望内存初始化为零，可以使用 calloc()。

使用结构体数组

您也可以一次为多个结构体分配内存，就像一个数组：

示例：为 3 辆汽车分配内存

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

struct Car {
  char brand[50];
  int year;
};

int main() {
  struct Car *cars = (struct Car*) malloc(3 * sizeof(struct Car));

  if (cars == NULL) {
    printf("Memory allocation failed.\n");
    return 1; // 退出程序并返回错误代码
  }

  // 填充数据
  strcpy(cars[0].brand, "Ford");
  cars[0].year = 2015;

  strcpy(cars[1].brand, "BMW");
  cars[1].year = 2018;

  strcpy(cars[2].brand, "Volvo");
  cars[2].year = 2023;

  // 打印数据
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%s - %d\n", cars[i].brand, cars[i].year);
  }

  free(cars);
  return 0;
}

亲自试一试

之后使用 realloc() 扩展数组

如果您稍后需要更多元素，可以使用 realloc() 调整动态数组的大小。这可能会将内存块移动到新位置并返回一个新指针。始终先将结果存储在一个临时指针中，以避免在重新分配失败时丢失原始内存。

示例：扩展结构体数组

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

struct Car {
  char brand[50];
  int year;
};

int main() {
  int count = 2;
  struct Car *cars = (struct Car*) malloc(count * sizeof(struct Car));
  if (cars == NULL) {
    printf("Initial allocation failed.\n");
    return 1;
  }

  // 初始化前 2 辆汽车
  strcpy(cars[0].brand, "Toyota"); cars[0].year = 2010;
  strcpy(cars[1].brand, "Audi");   cars[1].year = 2019;

  // 需要多一辆汽车 -> 扩展到 3
  int newCount = 3;
  struct Car *tmp = (struct Car*) realloc(cars, newCount * sizeof(struct Car));
  if (tmp == NULL) {
    // 'cars' 在此处仍然有效；释放它以避免内存泄漏
    free(cars);
    printf("Reallocation failed.\n");
    return 1;
  }
  cars = tmp;  // 使用重新分配的内存块

  // 初始化索引为 2 的新元素
  strcpy(cars[2].brand, "Kia"); 
  cars[2].year = 2022;

  // 打印所有汽车
  for (int i = 0; i < newCount; i++) {
    printf("%s - %d\n", cars[i].brand, cars[i].year);
  }

  free(cars);
  return 0;
}

亲自试一试

注意：realloc() 添加的新空间是未初始化的。在使用之前，请确保初始化新添加的元素（例如 strcpy(cars[2].brand, "Kia"); cars[2].year = 2022;）。