⭐本篇重点：C/C++内存分布，C语言动态内存管理
⭐本篇代码：c++学习/04.c++-动态内存管理 · 橘子真甜/c++-learning-of-yzc - 码云 - 开源中国 (gitee.com)
目录
一. C/C++内存分布（C/C++内存地址空间）
二. C语言动态内存管理
2.1 malloc与free
2.2 calloc
2.3 realloc
三. 易错辨析
3.1 malloc/calloc/realloc的区别？
3.2 malloc的实现原理？
四：下篇内容：C++动态内存管理new和delete
一. C/C++内存分布（C/C++内存地址空间）
在之前一篇Linux的文章中，我们提到了C/C++地址空间：Linux基础4-进程5（程序地址空间详解）-CSDN博客
当时，我们画出的地址空间图如下
当然，实际上在命令行参数的上面还有内核空间
为了更好理解动态内存分布，我们来看一些题目。代码如下
int globalVar = 1;
static int staticGlobalVar = 1;
void Test()
{
static int staticVar = 1;
int localVar = 1;
int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };
char char2[] = "abcd";
const char* pChar3 = "abcd";
int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));
int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);
free(ptr1);
free(ptr3);
}
1. 选择题： 选项: A.栈 B.堆 C.数据段(静态区) D.代码段(常量区)
globalVar在哪里？____ staticGlobalVar在哪里？____ staticVar在哪里？____ localVar在哪里？____ num1 在哪里？____ char2在哪里？____ *char2在哪里？___ pChar3在哪里？____ *pChar3在哪里？____ ptr1在哪里？____ *ptr1在哪里？____
globalVar：这个是全局变量，应该位于数据段（全局数据区）
staticGlobalVar：这个是静态数据，位于数据段
staticVar：静态数据位于数据段
localVar：定义的非静态局部变量，位于栈区
num1：非静态局部变量，位于栈区
char2：非静态局部变量，位于栈区
*char2：解引用一个数组名的结果是数组的首个元素，是局部非静态变量，位于栈区
pChar3：非静态局部变量，位于栈区
*pChar3：“abcd”，位于常量区
ptr1：非静态局部变量，位于栈区
*ptr1：结果为malloc开辟的空间，位于堆区
2. 填空题： sizeof(num1) = ____; sizeof(char2) = ____; strlen(char2) = ____; sizeof(pChar3) = ____; strlen(pChar3) = ____; sizeof(ptr1) = ____;
sizeof(num1)：使用sizeof计算一个单独的数组名，得到的大小是整个数组的大小：即 10*4 = 40 字节（int占4字节）
sizeof(char2)：与上面同理：为 4*1 + 1 = 5 字节（不要忘记了C语言字符串后面有'\0'）
strlen(char2)：strlen用于计算一个字符串的长度，不包含'\0'（遇到'\0'就会停止）。4*1 = 4 字节
sizeof(pChar3)：pChar3是一个指针，在32位操作系统下，指针大小是4字节，64位下指针大小是8字节。8字节
strlen(pChar3)：计算字符串长度，遇到'\0'停止。为4字节
sizeof(ptr1)：计算指针：为4/8字节
3. sizeof 和 strlen 区别？
sizeof用于计算一个变量所占内存的大小是C/C++提供的一个关键字！
strlen用于计算一个字符串的长度，是C语言提供的一个函数
说明：
非静态局部变量，函数的参数，返回值都位于栈区
用户动态开辟的空间（malloc，new等）位于堆区
代码区：用于存储代码
常量区：用于存放常量，自定义的常量，字符常量等
全局（静态）区：用于存放全局变量和静态变量
二. C语言动态内存管理
学习C++动态内存管理之前，先回顾一个C语言动态内存管理
2.1 malloc与free
malloc用于在堆区申请空间，free用于销毁申请的空间
//头文件
#include <stdlib.h>
//函数原型
void* malloc(size_t size);
//size是申请的空间大小
//申请成功返回一个void*的指针，指向这个空间的起始地址
//我们需要将void*强制转化为我们需要的类型指针
//申请失败返回NULL用法如下：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
//申请10个int的数组
int size = 10;//申请的空间大小
int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * size);
if (NULL == arr)
return -1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
*(arr + i) = i;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << *(arr + i) << " ";
}
return 0;
}运行结果
但是这样是有问题的！
我们在使用malloc申请的空间后，需要使用free去释放这个空间
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
//申请10个int的数组
int size = 10;//申请的空间大小
int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * size);
if (NULL == arr)
return -1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
*(arr + i) = i;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << *(arr + i) << " ";
}
free(arr);//释放空间
arr = NULL;//防止野指针
return 0;
}2.2 calloc
//所需头文件
#include <stdlib.h>
//函数原型
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
//与malloc一样申请空间，但是calloc会将申请的空间都初始化为0
//返回值和malloc一样
//nmemb,申请空间元素的个数
//size,申请空间每一个元素的大小#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
//申请10个int的数组
int count = 10;//申请的空间大小
int* arr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * count);
int* arr2 = (int*)calloc(count, sizeof(int));
if (arr1 == NULL || arr2 == NULL)
return -1;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
cout << *(arr1 + i) << " ";
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
cout << *(arr2 + i) << " ";
}
free(arr1);
arr1 = NULL;
free(arr2);
arr2 = NULL;
return 0;
}
2.3 realloc
realloc和malloc,calloc有着很大区别，realloc只要用于给申请的空间扩容（当空间满了不够用的时候）
//所需头文件
#include <stdlib.h>
//函数原型
void *realloc(void *ptr, size_t size);
//ptr,需要扩容空间的原指针
//size，扩容后的空间大小
//返回值：扩容后空间的起始地址#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
//申请10个int的数组
int count = 10;//申请的空间大小
int* arr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * count);
if (arr1 == NULL)
return -1;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
*(arr1 + i) = i;
}
count = 20;//不够了，要扩容
int* newarr = (int*)realloc(arr1, sizeof(int) * count);
if (newarr == NULL)
return -1;
arr1 = newarr;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
*(arr1 + i) = i * 10;
}
for (int i = 0; i < count; i++)
{
cout << *(arr1 + i) << " ";
}
free(arr1);
arr1 = NULL;
return 0;
}运行结果：
三. 易错辨析
3.1 malloc/calloc/realloc的区别？
见 2.1 2.2 2.3
3.2 malloc的实现原理？
可以看这个视频：malloc实现原理
