动态内存管理（C语言 VS C++）

目录

一.动态内存管理的前置知识

1.栈区

a.栈区的特点

b.注意事项

2.堆区

a.堆区的特点

b.注意事项

3.全局/静态区

a.作用域和生命周期

b.注意事项

4.常量区

 二.C语言动态内存管理

1.malloc 函数

a.接口简介与使用实例

b.注意要点

2.calloc 函数：

3.realloc 函数

a.接口简介与使用实例

b.注意要点

4.free 函数

三.C++动态内存管理

1.new 和 delete

a.理解使用实例

b.注意事项

2.运算符重载

a.operator new 与 operator delete函数

b. 定位new 表达式

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一.动态内存管理的前置知识

我们在代码中用来存储数据的空间一共有这么几类：栈区、堆区、全局/静态区和常量区。那么，它们分别有什么用？相互间又有何区别？

1.栈区

栈区由编译器自动分配和释放，主要存储局部变量、函数参数等。栈区的内存分配是自动的，且按照后进先出（后定义的变量会先被释放）的原则进行。

a.栈区的特点

①后进先出：栈区的数据结构是一个栈，即只能在一端（栈顶）进行数据的压入（push）和弹出（pop）操作。新加入的数据会被放在栈顶，而最后加入的数据会最先被弹出。

②自动管理内存：栈区的内存分配和释放是由操作系统自动完成的，无需我们手动干预。当函数调用时，系统会为其分配一块栈空间用于存储局部变量和参数等；当函数返回时，系统会自动回收这块栈空间。

③存储效率高：由于栈区的数据结构相对简单，且内存分配和释放是自动完成的，因此栈区的存储效率较高，访问速度也较快。

b.注意事项

①避免栈溢出：栈溢出是指由于栈空间不足而导致的程序崩溃或异常，这一般是由于递归调用过深、局部变量过大或数组越界等问题，所以，在编写代码时，我们应该注意这类问题~~

②注意变量的作用域和生命周期：栈区中的变量具有明确的作用域和生命周期，它们只在定义它们的函数内部可见，并在函数返回时失效。

③避免野指针和内存泄漏：虽然栈区的内存是由系统自动管理的，但我们仍需注意避免野指针和内存泄漏等问题。例如，不要将栈区中的变量地址赋给全局指针或传递给其他函数，以免在变量失效后仍然使用该地址。

2.堆区

堆区是程序运行时用于动态分配内存的区域。与栈区不同，堆区的内存分配不是由编译器自动完成的，而是由程序员根据需要在程序运行时显式地申请和释放。这种动态内存分配方式提供了更大的灵活性，允许程序在运行时根据需要调整内存使用。

a.堆区的特点

堆区的内存通常是不连续的，因为系统使用链表等数据结构来管理空闲内存块。这种不连续性使得堆区的内存分配和释放相对复杂，但也提供了更大的灵活性。

b.注意事项

避免内存泄漏：内存泄漏是指程序在运行时未能正确释放已分配的内存，导致内存占用不断增加。为了避免内存泄漏，我们应确保在不再需要使用堆区上的内存时及时释放它。

避免野指针：野指针是指访问指向无效内存地址的指针。这通常发生在释放内存后未将指针置NULL，然后再次使用该指针。所以，我们应在释放内存后将指针置为NULL。

3.全局/静态区

全局/静态区是内存中用于存储全局变量和静态变量的区域。全局变量是在所有函数外部定义的变量，而静态变量则可以通过在变量前加上 static 关键字来声明，无论是在函数内部还是外部。

a.作用域和生命周期

作用域：全局变量的作用域是整个程序，即它们可以在程序的任何位置被访问和修改。而静态变量仅在定义它们的函数内部可见。

生命周期：全局变量的生命周期从程序开始执行到程序结束。它们在程序启动时被分配内存，并在程序结束时被释放。