C/C++中的內存管理小結

前言
我們最初熟知的內存開闢方式：
int val = 20： 在棧空間上開闢4個字節
char array[10]： 在棧空間上開闢10個字節的連續空間
上述開闢空間的方式有兩個特點：
空間開闢大小是固定的。
數組在申明的時候，必須指定數組的長度，它所需要的內存在編譯時分配。
但是對於空間的需求，不僅僅是上述的情況，有時候我們需要的空大小在程序運行時才能知道，那此時靜態的開闢空間的方式就不能滿足了，我們這時候只能試試動態內存開闢。
這篇博客就來帶大家梳理一下C/C++中的內存管理。
一：C/C++內存分佈
對內存分段是計算機的管理機制
1.棧又叫堆棧，存放非靜態局部變量、函數參數和返回值等等，棧是向下增長的。，處理器的指令集中、效率高，但是分配內存的容量有限。（函數執行結束後這些存儲單元自動釋放）
2.內存映射段是高效的IO映射方式，用於裝載一個共享的動態內存庫。用戶可使用系統接口創建共享共享內存，做進程間通信。
3.堆用於程序運行時動態內存分配，堆是向上增長的。（一般由人為分配釋放，若沒有人為釋放則程序結束時可能由OS回收。）
4.數據段存儲全局數據、靜態數據。（程序結束後由系統自動釋放）
5.代碼段存儲可執行的代碼、只讀常量。
注意：
棧區向下生長，先開闢的空間地址大於後開闢的空間地址。（int a = 10，int b = 20，&a>&b）
堆區向上生長，但是不保證後開闢的空間地址大於先開闢的空間地址，因為堆區存在人為的空間釋放。
二：C語言中的內存管理方式
C語言提供了動態內存函數來進行內存的動態開闢工作：malloc、calloc、realloc、free
2.1 malloc
函數功能
void✳ malloc（size_t size以字節為單位的空間大小）
舉個栗子： int* ptr = (int*) malloc(sizeof(int)*10);
malloc向內存申請一塊大小為size的連續可用空間，並返回指向這塊空間的指針。
函數特性
1.開闢成功，返回一個指向該空間的指針。
2.開闢失敗，返回一個NULL指針，因此malloc的返回值一定要做檢查。
3.返回值的類型是void✳，malloc函數並不知道開闢空間的數據類型，具體在使用的時候由使用者自己決定。
4.如果參數size為0，malloc的行為是標準未定義的，取決於編譯器。
2.2 calloc
函數功能
void✳ calloc（size_t num元素個數，size_t size以字節為單位的空間大小）
舉個栗子： int* ptr = calloc(10，sizeof(int));
calloc向內存為num個大小為size的元素開闢一塊連續空間，並且把空間的每個字節都初始化為0。
函數特性
1.開闢成功，返回一個指向該空間的指針。
2.開闢失敗，返回一個NULL指針，因此calloc的返回值一定要做檢查。
3.返回值的類型是void✳，calloc函數並不知道開闢空間的數據類型，具體在使用的時候由使用者自己決定。
4.calloc會在返回地址之前把申請的空間每個字節都初始化為0（calloc適用於對申請空間的內容要求初始化的情況）
注意：對申請的空間初始化並不完全是好的事情，當我們要申請一個特別大的空間時，初始化會浪費很多很多的時間。
2.3 realloc
函數功能
void✳ realloc（void✳ ptr要調整的內存地址，size_t size調整之後的空間大小）
舉個栗子： int* p = NULL; p = realloc（ptr，1000）; if（p！=NULL）-> ptr = p;
realloc可以對動態開闢的內存空間大小進行靈活調整。
函數特性
1.返回值為調整之後內存空間的起始位置。
2.realloc在調整原內存空間大小的基礎上，還會將原內存空間中的數據移動到新的空間。
realloc在調整內存空間時存在的兩種情況
情況一：原有空間之後有足夠大的空間
直接在原有內存空間之後追加空間，原來空間的數據不發生變化
情況二：原有空間之後沒有足夠大的空間
在堆空間上重新找一塊合適大小的連續空間來使用，這樣函數返回的是一個新的內存地址。
常見的動態內存錯誤
1、對NULL指針的解引用操作。
2、對動態開闢空間越界訪問。
3、對非動態內存使用free釋放。
4、釋放一塊動態開闢內存的一部分。
5、對同一塊內存多次釋放。
6、動態開闢內存忘記釋放。
以上的錯誤都是十分常見的，因此我們在對內存進行操作的時候一定要萬分小心。
典型內存洩漏的例子
int main(){ int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); p = (int*)malloc(sizeof(int)); free(p); p = NULL; }
這個例子中我們明明進行了釋放卻也造成了內存洩漏，這是因為我們申請了兩次內存空間，但是用同一個指針來接收，只釋放了一次，因此造成了內存的洩漏。
進行動態的內存分配後一定不能忘記在使用完畢後將內存空間釋放，並且將指針賦值為NULL，這一點是十分關鍵的，否則將造成內存洩漏和野指針，對程序造成很大的影響。
三：C++中的內存管理方式
C語言內存管理方式在C++中可以繼續使用，但有些地方就無能為力而且使用起來比較麻煩，因此C++又提出了自己的內存管理方式：通過new和delete操作符進行動態內存管理
在C++中我們使用new進行內存的申請，用delete進行內存的釋放。
3.1 內置類型的內存分配與釋放
new和malloc一樣會在堆上開闢空間同時需要我們手動進行內存的釋放，但是new的寫法更加簡單易於理解同時我們還可以對單個申請的變量進行初始化。
舉個栗子幫助理解
#include