20230803-C语言如何实现动态数组

提出问题

请问在c语言里如何实现动态大小的数组啊，比如说int a[N];，这里N的值可以在程序中定，或者有什么方法可以实现类似的功能？总之只要在编译时不用制定数组大小就行。

分析问题

嵌入式系统的内存是宝贵的，内存是否高效率的使用，往往意味着嵌入式设备的高质量和高性能，有时我们所需的内存空间无法预先确定，这里使用静态数组的办法很难解决，所以高效的使用内存对我们来说是很重要的。

所以我们在自己编写C语言代码的时候，就应该学会使用动态数组，那么怎么实现呢？

静态数组与动态数组的区别

对于静态数组，一旦定义了，数组长度也就指定好了，系统将为它分配一个固定大小的空间，使用完无需释放，引用简单，但是创建后无法改变其大小，这在应用中是一个致命弱点！

对于动态数组，它可以随程序需要而重新指定大小，其创建麻烦，使用完必须由程序员自己释放，否则将会引起内存泄露。但其使用非常灵活，能根据程序需要动态分配大小。所以相对于静态数组的来说我们对于使用动态数组有很大的自由度。

动态数组的内存空间是从堆上分配的，通过执行代码而为其分配存储空间。当程序执行到这些语句时，才为其分配，程序员自己负责释放内存。

在创建动态数组的过程中要遵循以下原则：

• 在创建的时候从外层往里层，逐层创建；
• 在释放的时候从里层往外层，逐层释放。

如何创建动态数组？

下面是一个创建动态数组的例子，按照需求设置数组大小：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
    int arrLen; 
    int *array;
    int i;
    printf("please enter length：");
    scanf_s("%d", &arrLen);
    
    array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) );
    if(!array){
        printf("create error！\n");
        exit(1); 
    }
    for(i=0; i<arrLen; i++){
        array[i] = i+1;
    }
    
    for(i=0; i<arrLen; i++){
        printf("%d  ", array[i]);
    }
    
    printf("\n");
    free(array); 
    
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

使用内存中的数据

上面的代码中，我们通过下标array[i]来引用数组元素，这个静态数组没有什么区别。另外还可以通过指针来引用数组元素，对上面的程序稍作修改：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
    int arrLen;
    int *array;
    int *arrayCopy;//用来指向具体的数组元素
    int i;  
    printf("please enter length：");
    scanf_s("%d", &arrLen);
    
    arrayCopy = array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) );
    if(!array){
        printf("create error！\n");
        exit(1); 
    }

    for(i=0; i<arrLen; i++){
        *arrayCopy++ = i+1;
    }
    
    arrayCopy = array;//重置到数组首地址
    for(i=0; i<arrLen; i++){
        printf("%d  ", *arrayCopy++);
    }
    
    printf("\n");
    free(array); 
    
    system("pause");
    return 0;
}

需要注意的是，free() 函数必须释放整块内存，多定义一个变量 arrayCopy，不断改变它的值，以指向不同的数组元素。这样可以保证 array 变量的值不变，始终指向内存首地址，用于free()整块内存。

当然也可以动态创建多维数组，其原理都是一样的，并且需要遵循创建与释放的原则。

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