Dinamik xotira | Dynamic Memory allocation

👉 Keling, avvalo Memory Allocation o'zi nima ekanligi haqida biroz so'z yuritsak.
Memory allocation deb dastur ishlashi uchun kompyuter tezkor xotirasi (RAM)dan talab etilgan miqdorda resurs/joy ajratish jarayoni tushuniladi. Xotira ajratishning 2 xil turi mavjud:

1. Static Memory Allocation
Mazkur jarayon dastur kompilyatsiya bo'layotgan paytda amalga oshadi (Compile-time allocation). Sababi bunda Stack xotiradan joy ajratiladi.

2. Dynamic Memory Allocation
Bu jarayon esa dastur ishlashni boshlagan paytda amalga oshadi (Run-time allocation). Sababi bunda Heap xotiradan joy ajratiladi. (Stack va Heap haqida keyingi maqolalarda batafsil so'z yuritamiz)

C dasturlash tilida Dinamik xotiradan joy ajratish uchun <stdlib.h> kutubxonasining 4 ta funksiyasidan foydalaniladi.

- malloc()

malloc() yoxud "memory allocation" funksiyasi belgilangan data type va o'lcham bo'yicha dinamik xotiradan joy ajratadi. Quyida bir misol ko'ramiz:

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

int main() {
    int n;

    int* ptr;
    ptr = (int*) malloc(n * sizeof(int));

    if (ptr == NULL) {
        printf("Xotirada joy ajratilmadi.\n");
        exit(0);
    }

    // Pointerni dinamik array sifatida ishlatish
    for (int j = 0; j < n; ++j) {
        ptr[j] = j + 1;
    }

    return 0;
}

Dasturning maqsadi n ta integer uchun dinamik xotiradan joy ajratish. Lekin bu yerda sizeof() nega kerak? Sababi har bir ma'lumot turi xotirada turlicha joy egallaydi va biz shulardan n tasiga joy ochish uchun uning o'lchamini aniqlashimiz shart: n * sizeof(<data_type>)

Yaxshi, o'lchamni aniqladik, malloc() bizga joy ajratdi. Lekin (int*) yana nimasi?!
Void pointer - hech qayerga point qilmaydigan pointer. Ya'ni hech bir data turidagi o'zgaruvchining addressini qaytarmaydi. malloc() xotiradan joy ajratgach, shu joydagi 1-baytga nisbatan aynan void pointer qaytaradi. Chunki dastur bu joyga biz qaysi turdagi o'zgaruvchini saqlamoqchi ekanimizni bilmaydi. Natijada bu vazifani qo'lda bajarishimiz kerak bo'ladi va buni biz type-casting yoxud (<data_type>*) yordamida bajaramiz.
Finally, ajratilgan joyning 1-baytiga nisbatan integer pointerni ptr o'zgaruvchisiga assign qilamiz. Endi aynan shu o'zgaruvchi yordamida bu dinamik xotiraga access qilish mumkin bo'ladi. Dasturning oxirida esa tekshirib ko'ryapmiz: agar malloc() o'zidan NULL qaytarsa yoxud xotiradan joy ajratmasa dasturni o'chirib foydalanuvchini ogohlantirsin.

✅ Bonus sifatida Dinamik array tushunchasiga ham to'xtalamiz. Eng qiziq joyi nima bilasizmi? Hozir ko'rgan pointerimiz bir vaqtda array vazifasini bajaradi😄. Yuqoridagi kodning so'ngi blokida ko'rish mumkinki, biz pointerga array kabi access qilyapmiz, chunki ptr[j] = *(ptr+j) o'rinli.

- calloc()

calloc() yoxud "contiguous allocation" deyarli malloc() bilan bir xil, shu 2 ta nuqtadan tashqari:

• u har bir ajratilgan xotira blokining qiymatini 0 ga tenglashtirib chiqadi;
• malloc() dan farqli ravishda 2 ta argument qabul qiladi.

Quyida bir misol ko'ramiz:

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

int main() {
    int n;

    int* ptr;
    ptr = (int*) calloc(n, sizeof(int));

    if (ptr == NULL) {
        printf("Xotirada joy ajratilmadi.\n");
        exit(0);
    }

    return 0;
}

Haqiqatan ham e'tibor bersak, bu funksiyada n va sizeof(int) vergul bilan ajratiladi, ya'ni alohida 2 ta argument sifatida.

- free()

free() funksiyasi dinamik xotiradan ajratilgan joyni bo'shatish uchun ishlatiladi. Yuqoridagi 2 funksiya ham o'zi band qilgan joyni avtomatik tarzda bo'shatmagani tufayli bu funksiyaga ehtiyoj sezamiz. Ayniqsa, cheklangan xotira bilan ishlashda bu funksiya juda qo'l keladi.

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

int main()
{
    int n;
    int *ptr1, *ptr2;

    ptr1 = (int*) malloc(n * sizeof(int));
    ptr2 = (int*) calloc(n, sizeof(int));

    if (ptr1 == NULL || ptr2 == NULL) {
        printf("Xotirada joy ajratilmadi.\n");
        exit(0);
    }

    free(ptr1);
    free(ptr2);

    return 0;
}

Ko'rinib turibdiki, free() yagona argument - ajratilgan xotiraga nisbatan pointer qabul qiladi va o'sha xotirani bo'shatadi.

- realloc()

realloc() yoxud "re-allocation" funksiyasi oldin malloc() yoki calloc() yordamida ajratilgan xotiraning taqsimotini dinamik ravishda o'zgartirish uchun ishlatiladi. Masalan oldin 4 ta integer uchun joy ajratilgan edi, endi esa 6 ta uchun ajratishimiz kerak. Quyida mazkur misolni ko'ramiz:

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

int main()
{
    int n;
    int *ptr1, *ptr2;

    n = 4;
    ptr = (int*) malloc(n * sizeof(int));

    if (ptr == NULL) {
        printf("Xotirada joy ajratilmadi.\n");
        exit(0);
    }

    n = 6;
    ptr = realloc(ptr, n * sizeof(int));

    if (ptr == NULL) {
        printf("Xotirada joy ajratilmadi.\n");
        exit(0);
    }

    free(ptr);

    return 0;
}

realloc() ishlash jarayonida avvalgi 4 ta integer uchun ajratilgan joyni saqlab qoladi va unga yana 2 ta qo'shib, 6 ta integerlik joy hosil qiladi. Agar xotirada buning uchun joy yetarli bo'lmasa, funksiya NULL qaytaradi. Shu sabab bu funksiyani ham xatolikka tekshirish maqsadga muvofiqdir.

Qo'shimcha: Dynamic Strings!

Odatda string ham static holatda bo'ladi, ammo biz uni malloc() funksiyasi yordamida boshqarishimiz mumkin. Bu ham xuddi yuqorida ko'rgan dinamik array bilan bir xil, sababi string aslida "charlar arrayi" hisoblanadi.
Shuningdek, stringni copy qilish uchun biz strcpy() ni ishlatar edik. Dinamik string uchun esa strdup() ishlatiladi:

#include <string.h>

...

char *name;

char input[30];
scanf("%s", input);

name = strdup(input);

Sababi bu funksiya avtomatik tarzda malloc() ham qiladi hamda o'lcham berilmagan dinamik string uchun kerakli joyni ochadi.

🏁 Dinamik xotira mavzusi C dasturlash tilining eng muhim qismlaridan biri hisoblanadi. Mazkur bilimni yaxshi bilish uning ustiga Data Strukturalar ilmini erkin qurish imkonini beradi.
📌 Maqolani foydali deb topgan bo'lsangiz uni share qilishingiz mumkin. E'tiboringiz uchun rahmat!