很多新学C语言的童鞋在用到动态内存分配与使用的时候，对如何选择各种分配函数及其底层区别搞不清楚，那么下文就认真的讲讲它们的种种。
(1)C语言的内存分配方式
<1>从静态存储区域分配.
这种方式主要是系统用于自动分配给全局变量、static变量内存资源的. 它们在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在.
<2>在栈上分配
这种方式主要是用于系统自动分配给函数内部的局部变量的，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放.栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限.
<3>从堆上分配，亦称动态内存分配.
程序在运行的时候用malloc类或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存.动态内存的生存期由用户决定，使用非常灵活，但问题也最多.
(2)C语言跟内存申请相关的函数主要有 alloca、calloc、malloc、realloc、free等.
<1>alloca是向栈申请内存,由系统管理，因此无需释放.
<2>malloc分配的内存是位于堆中的,并且没有初始化内存的内容,因此基本上malloc之后,需要调用函数memset来初始化这部分的内存空间.
<3>calloc则将初始化这部分的内存,设置为0.
<4>realloc则对malloc申请的内存进行大小的调整.
<5>申请的内存最终需要通过函数free来释放.
当程序运行过程中malloc了,但是没有free的话,会造成内存泄漏.一部分的内存没有被使用,但是由于没有free,因此系统认为这部分内存还在使用,造成不断的向系统申请内存,使得系统可用内存不断减少.但是内存泄漏仅仅指程序在运行时,程序退出时,OS将回收所有的资源.因此,适当的重起一下程序,有时候还是有点作用.
【attention】
三个函数的申明分别是:
void* malloc(unsigned size);
void* realloc(void* ptr, unsigned newsize);
void* calloc(size_t numElements, size_t sizeOfElement);
都在stdlib.h函数库内，它们的返回值都是请求系统分配的地址,如果请求失败就返回NULL.
(1)函数malloc()
在内存的动态存储区中分配一块长度为size字节的连续区域，参数size为需要内存空间的长度，返回该区域的首地址.
(2)函数calloc()
与malloc相似,参数sizeOfElement为申请地址的单位元素长度,numElements为元素个数，即在内存中申请numElements*sizeOfElement字节大小的连续地址空间.
(3)函数realloc()
给一个已经分配了地址的指针重新分配空间,参数ptr为原有的空间地址,newsize是重新申请的地址长度.
区别:
(1)函数malloc不能初始化所分配的内存空间,而函数calloc能.如果由malloc()函数分配的内存空间原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0;反之, 如果这部分内存曾经被分配过,则其中可能遗留有各种各样的数据.也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常进行,但经过一段时间(内存空间还已经被重新分配)可能会出现问题.
(2)函数calloc() 会将所分配的内存空间中的每一位都初始化为零,也就是说,如果你是为字符类型或整数类型的元素分配内存,那么这些元素将保证会被初始化为0;如果你是为指针类型的元素分配内存,那么这些元素通常会被初始化为空指针;如果你为实型数据分配内存,则这些元素会被初始化为浮点型的零.
(3)函数malloc向系统申请分配指定size个字节的内存空间.返回类型是 void*类型.void*表示未确定类型的指针.C,C++规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针.
(4)realloc可以对给定的指针所指的空间进行扩大或者缩小，无论是扩张或是缩小，原有内存的中内容将保持不变.当然，对于缩小，则被缩小的那一部分的内容会丢失.realloc并不保证调整后的内存空间和原来的内存空间保持同一内存地址.相反，realloc返回的指针很可能指向一个新的地址.
(5)realloc是从堆上分配内存的.当扩大一块内存空间时，realloc()试图直接从堆上现存的数据后面的那些字节中获得附加的字节，如果能够满足，自然天下太平；如果数据后面的字节不够，问题就出来了，那么就使用堆上第一个有足够大小的自由块，现存的数据然后就被拷贝至新的位置，而老块则放回到堆上.这句话传递的一个重要的信息就是数据可能被移动.
(3)C++关键字new和delete用法
如下几行代码：
int *pi=new int;
int *pi=new int();
int *pi=new int(1024);
第一行这个new表达式在自由存储区中分配创建了一个整形对象，并返回一个指向该对象的地址来初始化指针pi。第二行同一行，只是对指针pi指向的地址的值进行了初始化为0。第三行初始化为1024。
当动态创建的对象用完后必须释放内存，避免造成内存泄漏，可以用delete来完成，new和delete是成对使用的，如下命令释放pi指向的int型对象所占用的内存空间：
delete pi;
此时pi尽管没有定义，但仍然存放了它所指向对象的地址，然而pi所指向的内存已经被释放，因此pi不再有效。建议一旦删除指针所指向的对象，立即将指针置为0，这样就清楚的表明指针不再指向任何对象。
p=NULL;
值得注意的是当执行下列表达式：
int pi=&i;
delete pi;
编译器一般不会报错，因为编译器通常不能断定一个指针指向什么类型的对象，所以尽管这个语句是错误的，但在大多数编译器上仍然能通过。
C++中允许动态创建const对象：
const int *pi=new const int(1024);
动态创建的const对象必须进行初始化，并且进行初始化后的值不能再改变。
当创建一个动态数组对象和进行内存释放时，执行以下语句：
int *pi=new int[]; //指针pi所指向的数组未初始化
int *pi=new int[n]; //指针pi指向长度为n的数组，未初始化
int *pi=new int[](); //指针pi所指向的地址初始化为0
delete [] pi; //回收pi所指向的数组
(4).new和malloc的区别
a.属性
new/delete是C++关键字，需要编译器支持。malloc/free是库函数，需要头文件支持c。
b.参数
使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。
c.返回类型
new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。而malloc内存分配成功则是返回void * ，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。
e. 分配失败
new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。
f.自定义类型
new会先调用operator new函数，申请足够的内存（通常底层使用malloc实现）。然后调用类型的构造函数，初始化成员变量，最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数，然后调用operator delete函数释放内存（通常底层使用free实现）。
malloc/free是库函数，只能动态的申请和释放内存，无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。
g.重载
C++允许重载new/delete操作符，特别的，布局new的就不需要为对象分配内存，而是指定了一个地址作为内存起始区域，new在这段内存上为对象调用构造函数完成初始化工作，并返回此地址。而malloc不允许重载。
h.内存区域
new操作符从自由存储区（free store）上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆，如上所述，布局new就可以不位于堆中。
备注：
1.内存空间的初始化函数
memset(void* p, char x, size_t N)
以字节(不是bit域)的方式从地址p开始，连续向N个字节单元填充字节x。例如，如果x为1的话，那么每个字节空间填充的值是0x00000001,而非0x11111111。
2. 在C++中，内存区分为5个区，分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区；
在C中，C内存区分为堆、栈、全局/静态存储区、常量存储区；
网友评论