栈和堆是进程内存空间中非常重要的2块区域。栈用于存放程序临时创建的局部变量；堆用于存放进程运行中被动态分配的内存段。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除。

1、C动态内存分配

C语言动态内存分配相关的库函数有以下几个：

malloc、calloc、realloc、free这4个函数。

（1）malloc

void *malloc(unsigned int size);

函数的作用是分配一个长度为size个字节的连续空间。函数的返回值是所分配区域的第一个字节的地址。

如果函数未能成功地执行，则返回空指针NULL。

int* pv = (int*)malloc(5*sizeof(int));
if(pv != NULL){ //先检查函数调用是否成功
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pv[i] = i + 1;
    }
}

（2）calloc

void *calloc(unsigned n, unsigned size);

函数的作用是分配n个长度为size个字节的连续空间，并同时清空内存。可用来给数组开辟动态存储空间。

int *p = (int*)calloc(8, 4);

分配8*4个字节的存储空间。

如果用malloc来达到同calloc的效果，则代码需要这么写：

int *p = (int*)malloc(8*4); //malloc不会清空内存，可调用memset清空内存
memset(p, 0, 8*4);

（3）realloc

void *realloc(void *p, unsigned int size);

如果已经通过malloc函数或calloc函数分配了空间，想改变其大小，可以用realloc函数重新分配。

int* pi = (int*)calloc(8, 4);
*pi = 4;
*(pi + 1) = 5;
printf(" %d\n", *(pi + 1)); //输出5

realloc(pi, 64);
printf(" %d\n", * (pi + 1)); //输出5。所以realloc不会破坏原来存储的数据

return 0;

realloc函数要点总结：

（3.1）realloc函数可以扩大存储空间，也可以缩小存储空间。

（3.2）realloc函数重新分配了新地址，旧指针无需调用free。

（3.3）一定不要这样调用：ptr = realloc(ptr, size)，这样会使原来的ptr丢失而导致内存泄漏。

（3.4）如果调用realloc失败，返回NULL；但原内存空间不受影响。

（3.5）realloc很耗资源，能不用就不用。

（4）free

void free(void *ptr);

函数的参数是指向由malloc、calloc、realloc函数分配的内存地址，调用后这块内存返回给堆空间。

int *pi = (int*)malloc(4);
...
free(pi);

调用free函数后，指针pi指向的内存空间被释放，但指针pi依然指向这块已被释放的地址。

此时，需要把NULL赋给指针pi：pi = NULL

重复free置为NULL的指针不会出错，但重复free非NULL指针一定会报错。

int* pi = (int*)calloc(8, 4);
free(pi);

pi = NULL;
free(pi); //重复free不会报错
free(pi); //重复free不会报错

2、C++动态内存分配

（1）new、delete

C++中通过new关键字进行动态内存申请，用delete关键字进行内存释放。

malloc、calloc、realloc函数是按字节数分配存储空间的；

但用new内存分配是基于类型进行的。

int* pi = new int(1); //分配内存时把值初始化为1
delete pi;

int* pv = new int[10];
delete[] pv;

（2）new关键字与malloc函数的区别

new关键字	malloc函数
new关键字是C++的一部分	malloc是由C库提供的函数
new以具体类型为单位进行内存分配	malloc以字节为单位进行内存分配
new在申请单个类型变量时可进行初始化	malloc不具备内存初始化的特性

（3）动态内存分配异常机制

用malloc分配内存空间可能会失败，用new分配内存空间也可能失败。C++提供了两种标准机制来检查分配是否成功。

（3.1）bad_alloc异常

默认情况下，在分配失败时会抛出bad_alloc类型的异常，如果此异常未处理，则程序终止。

int* pv = new int[10];

（3.2）nothrow

使用nothrow后，在内存分配失败时，不抛出bad_alloc异常；此时new返回的空指针。

int* pv = new (nothrow) int[10];
if (pv != nullptr) {
    ... ...
}