alloca/malloc/calloc/realloc/sbrk/new/delete

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C語言跟記憶體分配方式

　　（1）從靜態儲存區域分配。記憶體在程式編譯的時候就已經分配好，這塊記憶體在程式的整個執行期間都存在。例如全域性變數，static變數。

　　（2）在棧上建立。在執行函式時，函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立，函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的記憶體容量有限。

　　（3）從堆上分配，亦稱動態記憶體分配。程式在執行的時候用malloc或new申請任意多少的記憶體，程式設計師自己負責在何時用free或delete釋放記憶體。動態記憶體的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多

　　C語言跟記憶體申請相關的函式主要有 alloca,calloc,malloc,free,realloc,sbrk等.

　　其中alloca是向棧申請記憶體,因此無需釋放. malloc分配的記憶體是位於堆中的,並且沒有初始化記憶體的內容,因此基本上malloc之後,呼叫函式memset來初始化這部分的記憶體空間.

　　calloc則將初始化這部分的記憶體,設定為0. 而realloc則對malloc申請的記憶體進行大小的調整.申請的記憶體最終需要通過函式free來釋放. 而sbrk則是增加資料段的大小;

　　malloc/calloc/free基本上都是C函式庫實現的,跟OS無關.C函式庫內部通過一定的結構來儲存當前有多少可用記憶體.如果程式 malloc的大小超出了庫裡所留存的空間,那麼將首先呼叫brk系統呼叫來增加可用空間,然後再分配空間.free時,釋放的記憶體並不立即返回給os, 而是保留在內部結構中. 可以打個比方: brk類似於批發,一次性的向OS申請大的記憶體,而malloc等函式則類似於零售,滿足程式執行時的要求.這套機制類似於緩衝.

　　使用這套機制的原因: 系統呼叫不能支援任意大小的記憶體分配(有的系統呼叫只支援固定大小以及其倍數的記憶體申請,這樣的話,對於小記憶體的分配會造成浪費; 系統呼叫申請記憶體代價昂貴,涉及到使用者態和核心態的轉換. 函式malloc()和calloc()都可以用來分配動態記憶體空間，但兩者稍有區別。

　　malloc()函式有一個引數，即要分配的記憶體空間的大小：

　　Void *malloc(size_t size);

　　calloc()函式有兩個引數，分別為元素的數目和每個元素的大小，這兩個引數的乘積就是要分配的記憶體空間的大小：

　　void*calloc(size_t numElements，size_t sizeOfElement)；

　　如果呼叫成功，函式malloc()和calloc()都將返回所分配的記憶體空間的首地址。

　　malloc() 函式和calloc()函式的主要區別是前者不能初始化所分配的記憶體空間，而後者能。如果由malloc()函式分配的記憶體空間原來沒有被使用過，則其中的每一位可能都是0；反之，如果這部分記憶體空間曾經被分配、釋放和重新分配，則其中可能遺留各種各樣的資料。也就是說，使用malloc()函式的程式開始時(記憶體空間還沒有被重新分配)能正常執行，但經過一段時間後(記憶體空間已被重新分配)可能會出現問題。

　　calloc() 函式會將所分配的記憶體空間中的每一位都初始化為零，也就是說，如果你是為字元型別或整數型別的元素分配記憶體，那麼這些元素將保證會被初始化為零；如果你是為指標型別的元素分配記憶體，那麼這些元素通常(但無法保證)會被初始化為空指標；如果你是為實數型別的元素分配記憶體，那麼這些元素可能(只在某些計算機中)會被初始化為浮點型的零。

　　malloc() 函式和calloc()函式的另一點區別是calloc()函式會返回一個由某種物件組成的陣列，但malloc()函式只返回一個物件。為了明確是為一個數組分配記憶體空間，有些程式設計師會選用calloc()函式。但是，除了是否初始化所分配的記憶體空間這一點之外，絕大多數程式設計師認為以下兩種函式呼叫方式沒有區別：

　　calloc(numElements ，sizeOfElement)；

　　malloc(numElements *sizeOfElement) ；

　　需要解釋的一點是，理論上(按照ANSIC標準)指標的算術運算只能在一個指定的陣列中進行，但是在實踐中，即使C編譯程式或翻譯器遵循這種規定，許多C 程式還是衝破了這種限制。因此，儘管malloc()函式並不能返回一個數組，它所分配的記憶體空間仍然能供一個數組使用(對realloc()函式來說同樣如此，儘管它也不能返回一個數組)。

　　總之，當你在calloc()函式和malloc()函式之間作選擇時，你只需考慮是否要初始化所分配的記憶體空間，而不用考慮函式是否能返回一個數組。

　　當程式執行過程中malloc了,但是沒有free的話,會造成記憶體洩漏.一部分的記憶體沒有被使用,但是由於沒有free,因此係統認為這部分記憶體還在使用,造成不斷的向系統申請記憶體,使得系統可用記憶體不斷減少.但是,記憶體洩漏僅僅指程式在執行時,程式退出時,OS將回收所有的資源.因此,適當的重起一下程式,有時候還是有點作用.

realloc可以對給定的指標所指的空間進行擴大或者縮小，無論是擴張或是縮小，原有記憶體的中內容將保持不變。當然，對於縮小，則被縮小的那一部分的內容會丟失。

realloc 並不保證調整後的記憶體空間和原來的記憶體空間保持同一記憶體地址。相反，realloc 返回的指標很可能指向一個新的地址。所以在程式碼中，我們必須將realloc返回的值，重新賦值給 p 

new 相當於呼叫malloc為物件分配記憶體並呼叫物件的建構函式，delete相當於呼叫free釋放記憶體並呼叫物件的解構函式，new產生的記憶體被認為是該物件型別的，可以直接使用，而malloc只返回void*,若要變為物件型別使用還需進行強制轉換；另外new/delete是運算子，而malloc 和free是系統函式，在c++中，由於語言內建型別無構造和解構函式，所以new/delete與malloc/free相當，因而new /delete可以完全替代malloc/free的功能。