C 语言 calloc 与 realloc

更新时间：2026-08-26。本文是 languages/c/ 主题入门层第 52 篇。malloc 只管给空间，内容靠你自己清；那"要一块清零的内存"该用什么？数组跑着跑着不够长了，又不能把栈变量撑大——答案是 calloc 和 realloc。三个分配函数凑齐，动态内存的基本功就齐了。

本文要回答的问题

• calloc 和 malloc 到底差在哪？
• realloc 怎么扩容？失败怎么办？
• 三个分配函数该怎么选？

一、calloc：分配 + 清零

#include <stdlib.h>

int *p = calloc(100, sizeof(int));    // 100 个 int，全部初始化为 0

与 malloc 的对比：

对比项	malloc(n)	calloc(count, size)
参数	字节数	元素个数 × 元素大小
初始内容	未定义（垃圾值）	全 0
典型场景	马上要写入	需要"全空"初值（数组、计数）

两个参数的好处：自动防溢出——calloc 内部用乘法并检查，malloc(count * size) 手写乘法可能整数溢出（count、size 很大时）。

// 清零数组，省得手动 memset
int *table = calloc(n, sizeof(int));
for (int i = 0; i < n; i++) {
    table[i] += 1;          // 初值确定是 0，逻辑安全
}

二、realloc：原地扩容（或搬走）

#include <stdlib.h>

int *arr = malloc(10 * sizeof(int));
// ... 用了 10 个，不够了 ...
arr = realloc(arr, 20 * sizeof(int));   // 扩到 20 个

realloc 的行为分成两种：

1. 原地扩展：后面有空闲，直接往后延长，返回原指针；
2. 搬家：后面没有连续空间，新找一块更大的，把旧内容全部拷过去，释放旧块，返回新地址。

无论哪种，新申请的部分（第 11~20 个）内容未初始化，要用得自己赋值。

三、realloc 最大的坑：失败丢指针

// ❌ 经典错误：失败时把原指针弄丢了
arr = realloc(arr, new_size);      // 失败返回 NULL，arr 被覆盖！

// ✅ 正确：先用临时变量接住
int *tmp = realloc(arr, new_size);
if (tmp == NULL) {
    // 失败：arr 仍然有效，内容不变，还能继续用
    // 处理错误后 return
}
arr = tmp;

为什么：realloc 失败返回 NULL，但原指针仍然有效（没被释放）。直接 arr = realloc(...) 会把 NULL 赋给 arr——原内存既没释放又找不回来，泄漏了。用临时变量，失败时原指针还在，可以从容处理。

四、realloc 后指针全部失效

realloc 可能搬家，搬家后所有指向旧内存的指针都悬垂：

int *arr = malloc(10 * sizeof(int));
int *first = &arr[0];             // 记录指向元素

arr = realloc(arr, 100 * sizeof(int));   // 可能搬家

// ❌ first 可能已悬垂
*first = 42;

规则：realloc 之后，只用 realloc 返回的新指针；之前存的任何旧地址都不要再用。

五、三函数选型

需求	用哪个
要一块马上写满的内存	malloc
要全零的数组/表	calloc
数组要长大/缩小	realloc
频繁小对象	考虑内存池（进阶）

配套铁律：无论哪个分配的，最后统一 free；realloc 后的内存只释放一次（realloc 已经处理旧块，别对旧指针再 free）。

六、常见坑对照

坑	现象	对策
arr = realloc(arr, ...)	失败丢指针、泄漏	临时变量接住
realloc 后还用旧指针	悬垂、数据错乱	只用返回的新指针
忘了 calloc 已清零	多写 memset	直接用
realloc 缩小后继续访问尾部	越界	记住新大小
手写 count * size 溢出	分配过小	用 calloc(count, size)

七、与本站主线衔接

• 三个函数组合实现"边用边长"的动态数组，见动态数组；
• realloc 频繁调用是性能热点（复制开销），优化见内存池；
• 堆内存生命周期与系统层面机制，见栈与堆。

一句话总结

calloc(count, size) = 分配 + 清零（还防乘法溢出），适合要"全空初值"的数组；realloc 可扩可缩，可能原地也可能搬家，失败返回 NULL 但原指针仍有效——必须用临时变量接住，成功后旧指针全部作废——三个函数一条铁律：谁分配谁 free，realloc 之后只用新指针。