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Estou com uma dúvida em relação a alocação dinâmica em c, quanto ao uso da função malloc().

Se pegarmos, por exemplo, um caso de cadastro de um nome completo, como não temos como saber a quantidade de caracteres, nós criamos o malloc(), dessa forma, o campo irá se ajustar ao tamanho exato digitado pelo usuário, correto?

Mas em todo exemplo que vejo, há a inserção da quantidade de bytes que serão alocados, exemplo:

char *c = malloc(sizeof(char) * quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor;

Ou seja, nesse caso vou estar alocando quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor vezes o tamanho de um char. Entretanto, o objeto de usar malloc(), não seria porque não sei a quantidade total de elementos?

Ou seja, não preciso chutar um tamanho estático, delimitando a quantidade máxima de elementos. Usando essa variável quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor não tira esse propósito?

Se eu sei a quantidade total de elementos, qual a diferença então de já definir um tamanho estático? Exemplo:

char c[20]; 

O que eu sei é que, se eu fazer uma alocação dinâmica, a alocação de memória será feita na execução do programa, e não na sua compilação, como ocorre quando há a definição de um vetor estático.

O motivo de ter que usar uma alocação do tipo:

char *c = malloc(sizeof(char) * quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor;

Seria porque em linguagem C, preciso saber o tamanho do meu vetor para conseguir percorre o mesmo?

Ainda usando essa linha de código acima como exemplo, se eu dizer que:

quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor = 20;

Quer dizer que estarei alocando 20 bytes (sizeof(char) * 20, considerando que tamanho de um char é igual a 1), certo? E se nesse caso, eu entrasse uma palavra que tivesse apenas 10 caracteres? Eu iria ocupar apenas os 10 primeiros espaços e os outros 10? Haveria um desperdício nesse caso então?

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Se pegarmos, por exemplo, um caso de cadastro de um nome completo, como não temos como saber a quantidade de caracteres, nós criamos o malloc(), dessa forma, o campo irá se ajustar ao tamanho exato digitado pelo usuário, correto?

Geralmente não, é comum você estabelecer um tamanho máximo que o nome terá e aloca essa quantia. Eventualmente podem ser feitas otimizações posteriores se for necessário. Quase sempre você escolhe se quer ter o melhor consumo de memória ou o menor processamento possível.

É possível usar uma estratégia de realloc(), mas em grande parte dos casos não compensa o esforço. Ela vai crescendo a alocação conforme a necessidade, mas quase sempre é uma solução pior. Exemplo.

Mas em todo exemplo que vejo há a inserção da quantidade de bytes que serão alocados, exemplo:

char *c = malloc(sizeof(char) * quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor;

Ou seja, nesse caso estarei alocando quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor vezes o tamanho de um char. Entretanto, o objeto de usar malloc(), não seria porque não sei a quantidade total de elementos?

Não, o objetivo do seu uso é alocar na memória dinâmica, geralmente o heap (pelo menos é assim em todas implementações "sérias" de C padrão. Só isso, você tem que saber a quantidade de bytes a ser alocado.

Ou seja, não preciso chutar um tamanho estático, delimitando a quantidade máxima de elementos. Usando essa variável quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor não tira esse propósito?

Seu conceito de "tamanho estático" e todo uso do termo estático por aí está incorreto, o estático é outra coisa, é algo que é imutável desde a inicialização da aplicação e definido durante a compilação, portanto não podem receber valores em tempo de execução.

Veja O que impede um array de ser inicializado com um tamanho variável em C?. Ou ainda Como armazenar uma string qualquer em C?.

E qual é o tamanho de char? É sempre 1, então eu tenho vontade de chorar quando usam sizeof(char).

Se eu sei a quantidade total de elementos, qual a diferença então de já definir um tamanho estático? Exemplo:

char c[20]; 

Essa sintaxe determina que é alocado na memória automática (que não é estática), ou seja, a stack (portanto só existirá no escopo onde foi criado). É a única diferença importante para o malloc(), até porque o malloc() também exige um tamanho conhecido. Não existe mágica, não existe elasticidade. Veja Qual a diferença entre ponteiro para vetor e ponteiro para variável?.

O que eu sei é que, se eu fizer uma alocação dinâmica, a alocação de memória será feita na execução do programa, e não na sua compilação, como ocorre quando há a definição de um vetor estático.

Na prática toda alocação é feita na execução. Não existe isso de alocação na compilação. Existe alocação definida durante a compilação que ocorre na área estática. Mesmo na área automática o tamanho pode ser definido no momento da necessidade, e claro, ela será feita só na execução. Algo assim é permitido:

char c[x]; //x é lido pelo teclado antes desta linha

Coloquei no GitHub para referência futura.

O motivo de ter que usar uma alocação do tipo:

char *c = malloc(sizeof(char) * quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor;

Seria porque em linguagem C, preciso saber o tamanho do meu vetor para conseguir percorre o mesmo?

Não, isso está incorreto. Usa assim porque quer que o tempo de vida do objeto seja desassociado do tempo de vida da função (a tal da área automática) que o criou, ou então você quer garantir que o tamanho do objeto não crie complicadores para a pilha que tem um tamanho limitado, nesse caso está se assegurando porque sabe que potencialmente o objeto pode ser grande demais e até mesmo dar um stack Overflow.

Ainda usando essa linha de código acima como exemplo, se eu dizer que:

quantidade_de_elementos_que_vou_ter_no_meu_vetor = 20;

Isso apenas está atribuindo o valor 20 para uma variável com nome muito longo que já deve estar declarada previamente. O resto é especulação.

Quer dizer que estarei alocando 20 bytes (sizeof(char) * 20, considerando que tamanho de um char é igual a 1), certo?

Sim.

E se nesse caso, eu entrasse uma palavra que tivesse apenas 10 caracteres? Eu iria ocupar apenas os 10 primeiros espaços e os outros 10? Haveria um desperdício nesse caso então?

De certa forma, sim. Não sei se dá para chamar de desperdício, mas de fato ele fica sem uso. É normal. Há tantos outros "desperdícios" que a maioria dos programadores nunca se dão conta. Há casos que o "desperdício" (overhead) de um vetor na stack é menor, ou pelo menos não muito maior que o do uso do malloc(). Quase todas implementações de malloc() "desperdiçam" espaço (as que não o fazem tem outros problemas piores, por isso nem são usadas de fato). Sem falar que é muito mais complicado gerenciá-lo. E e tem uma performance pior em quase todos casos. Ele deveria ser sempre a última opção na maioria dos cenários.

Pode ser útil:

Coloquei no GitHub para referência futura.

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como não temos como saber a quantidade de caracteres, nós criamos o malloc, dessa forma, o campo ira se ajustar ao tamanho exato digitado pelo usuário, correto?

Incorreto, tanto em alocação estática como dinamica o tamanho tem que ser definido e não existe nenhum ajuste automatico. Se reservou espaço para 20 carateres então só pode guardar 20 careteres.

Mas em todo exemplo que vejo, há a inserção da quantidade de bytes que serão alocados

É precisamente como a função funciona. Se olhar para a documentação você vê que apenas um parametro é recebido, a quantidade de bytes a alocar. Isto significa que malloc(34) indica que quer requisitar uma area de na memória com 34 bytes de tamanho. Logo fica ao seu critério de dizer a quantidade de bytes correta para o que você pretende guardar.

Entretanto, o objeto de usar malloc, não seria porque não sei a quantidade total de elementos?

Nem por isso. A maior motivação para usar alocação dinamica seria fazer com que o espaço de memoria se mantenha até que seja feito free. Em contraste, na alocação estática que exemplificou com char c[20]; no fim da função esse array de chars é liberado e não pode mais aceder a ele.

E se nesse caso, eu entrasse uma palavra que tivesse apenas 10 caracteres? Eu iria ocupar apenas os 10 primeiros espaços e os outros 10? Haveria um desperdício nesse caso então?

Usa os primeiros 10 e ainda tem de usar mais um para o terminador, senão não tem uma string corretamente terminada. Os restantes ficam por utilizar e tem o valor que já estava na memória, que aos nossos olhos acabam por ser aleatorios.

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Você tem razão, mas não tem razão ;)

Quando você aloca memória tem que saber quanto vai alocar, é o parâmetro para malloc(): o número de bytes.

Mas você está talvez resumindo demais o problema: seguindo com seu exemplo de nome, vamos focar em nomes de cidades e considerar 4, com o número de letras entre parenteses. incluído um espaço para o zero final:

Santos (7) 
Brasília (9)
Itú (4)
itapecirica da Serra (21)

Quando você criar um cadastro de cidades usando um tamanho fixo para cada cidade vai alocar memória para esses nomes usando que tamanho? O tamanho da "maior" cidade, certo?

char cidades[4][21];

Para essas 4 serão 84 bytes. No entanto elas só tem 41 no total. Com essas 4 cidades já se foram 43 bytes em desperdício.

É por isso que se usa UMA área estática, grande o suficiente para conter o nome mais longo de cidade, como

char uma_cidade[512];

e a partir dessa área se cria uma estrutura como

char** cidades;
int    nCidades;

para guardar as cidades todas e o número de cidades, usando alocação dinâmica e alocando apenas o espaço necessário para o nome da cidade e um 0 no fim para terminar a string.

Qualquer semelhança com o que o sistema faz com todo programa C é porque é a mesma coisa: o protótipo de main() é

int main(int argc, char** argv)

e o sistema monta a lista com os argumentos, cada um uma string, terminada por zero, e diz em argc quantos são. E se você chama seu programa x assim:

x azul 32 verde

seu programa recebe

argc = 4;
argv[0] = "C:\x.exe"
argv[1] = "azul"
argv[2] = "32"
argv[3] = "verde"

todas as strings com o tamanho mínimo e terminadas por zero.

Postei um exemplo que faz isso para int**

Seria porque em linguagem C, preciso saber o tamanho do meu vetor para conseguir percorre o mesmo?

No caso de um vetor de char, a tal string, em C elas são terminadas por zero e você pode percorrer com essa noção: até o zero. E assim cada string tem ao menos um byte. No caso de outras estruturas você precisa sim saber o tamanho, como no caso de argv[] em que o sistema gentilmente te dá o argc.

Entretanto, o objeto de usar malloc(), não seria porque não sei a quantidade total de >>elementos?

Acho que já entendeu a razão agora: na dúvida entre alocar milhares de registros com o tamanho certo ou milhares de registros do tamanho do maior registro de todos a opção em geral é por alocar todos do tamanho certo

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