（一）內存分佈
1.1 C
- BSS段: 用來存放程序中未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量。
- 數據段：用來存放程序中已初始化的全局變量和已經初始化的靜態變量。
- 代碼段：用來存放程序執行代碼。在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數變量，例如字符串常量等
- 堆：堆是用於存放進程運行中被動態分配的內存段，它的大小並不固定，可動態擴張或縮減。當進程調用malloc/free等函數分配內存時，新分配的內存就被動態添加到堆上（堆被擴張）/釋放的內存從堆中被剔除（堆被縮減）
- 棧：棧又稱堆棧， 存放程序的局部變量（但不包括static聲明的變量，static意味着在數據段中存放變量）。除此以外在函數被調用時，棧用來傳遞參數和返回值。由於棧的先進先出特點，所以棧特別方便用來保存/恢復調用現場。
1.2 C++
- 棧：存放爲運行函數而分配的局部變量、函數參數、返回數據、返回地址等；在執行函數時，函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建，函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內存容量有限。
- 堆：就是那些由new分配的內存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程序去控制，一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉，那麼在程序結束後，操作系統會自動回收。
- 自由存儲區：就是那些由malloc等分配的內存塊，他和堆是十分相似的，不過它是用free來結束自己的生命的。
- 全局/靜態存儲區：存放全局變量、靜態數據，const常量。在以前的C語言中，全局變量又分爲初始化的和未初始化的，在C++裏面沒有這個區分了，他們共同佔用同一塊內存區。
- 常量存儲區：這是一塊比較特殊的存儲區，他們裏面存放的是不允許被修改的常量字符串。
（二）內存分配方式
2.1 C中內存的動態分配
2.1.1 malloc、relloc、calloc和free
1、void* malloc（字節數）：無初始化的申請一塊內存
2、void* calloc(單個元素字節，元素個數)：初始化爲0的申請一塊內存
3、void* realloc(地址p，字節數)：將p指針對應的內存擴容，藉助別人的圖更深的理解一下realloc這個函數：
4、 free（地址p）：將p指向的地址歸還給堆
1.1.2 C中內存分配時常見的內存泄漏
1、內存忘記釋放
int main()
{
int *pTest = (int *)malloc(10*sizeof( int)); //申請內存
assert(NULL != pTest);
......... //在這塊空間上做了一些事情
return 0; //沒有釋放之前申請的空間直接退出函數
}
2、程序邏輯不清，以爲釋放了，實則沒釋放
int main()
{
int *p1 = (int *)malloc(10*sizeof(int));
int *p2 = (int *)malloc(10*sizeof(int));
............; //在這個兩塊空間上做一些操作
p1 = p2; //讓p1和p2同時指向p1對應的空間，這個時候沒有事先保存p2的空間地址，p2空間地址丟失l
free(p1); //釋放掉p1的空間
free(p2); //釋放掉p2的空間，但實際上p1和p2已經指向了同一塊地址，這句話造成了空間的重複釋放，但p2申請的空間並未釋放
return 0; //退出函數造成p2內存泄漏
}
3、將堆破壞
int main()
{
char *p3 = (char *)malloc(5);
strcpy(p, "hello world！");//字串拷貝時會造成越界，將堆破壞掉
free(pTest3);
return 0；
}
4、釋放時傳入的空間和釋放時穿入的空間地方不相同。
int main()
{
int *p4 = (int *)malloc(10*sizeof( int));
assert(NULL != pTest4);
p4[0] = 0;
p4++; //p4的指向地址已經變更！！！
.........; //做一些操作
free(p4); //釋放掉已經變更的地址
return 0;
}
1.1.3 拓展
1、malloc實際被分配的空間：實際上這塊空間會大於程序員申請的size，第一個原因是因爲不同機器受到的類型限制進字節對齊。第二個原因是申請的空間需要存放關於這塊空間信息的"頭部"。因此會多程序員實際申請的空間。
因爲malloc函數控制的塊是用鏈表聯繫在一起的，並不是一個連續的空間，所以程序員實際請求的空間大小會被被記錄在頭部的size字段中。malloc最後只會返回空閒塊的首地址，而不是實際分配的首地址如下圖所示：
下面是《C程序設計語言》中給出的通過union進行的頭部實現，其中假定機器的受限類型爲long。
typedef long Align;/*按照long類型的邊界對齊*/
union header/*塊的頭部*/
{
struct
{
union header *ptr;/*空閒塊鏈表中的下一塊*/
unsigned size;/*本塊的大小*/
}s;
Align x;/*強制塊對齊*/
};
2、malloc的將空間分配過程：malloc可用的內存塊連接爲一個長長的列表 -- 空閒鏈表。程序員調用malloc函數申請空間時，malloc會掃描空閒鏈表，直到找到一個足夠大的塊爲止（首次適應）因此每次調用malloc時並不是花費了完全相同的時間，如果找到了一塊恰好與請求的大小相符的空間，則將其從鏈表中移走並返回給用戶。如果該塊太大，則將其分爲兩部分，尾部的部分分給用戶，剩下的部分留在空閒鏈表中並更改頭部信息。接下來，將分配給用戶的那塊內存傳給用戶，並將剩下的那塊（如果有的話）返回到連接表上。調用free函數時，它將用戶釋放的內存塊連接到空閒鏈上。到最後，空閒鏈會被切成很多的小內存片段，如果這時用戶申請一個大的內存片段，那麼空閒鏈上可能沒有可以滿足用戶要求的片段了。於是，malloc函數請求延時，並開始在空閒鏈上翻箱倒櫃地檢查各內存片段，對它們進行整理，將相鄰的小空閒塊合併成較大的內存塊。
2.2 C++中動態內存分配
2.2.1 new、new [ type ] 、delete 和 delete []
1、new
第一步：調用 void* operator new（szie_t size）函數申請空間，成功 ->返回地址， 失敗 -> 內部完成對空間不足做出的應對措施（提供了一個函數，用戶自己來提供，檢測是否存在已經申請的但不使用的空，沒有就出錯，拋一個異常）
第二步：調用構造函數初始化對象。
2、new [ type ]
第一步：調用void* operator new[ ]申請空間
第二步：調用N次構造函數。 其實他在申請空間的時候會在多申請4個字節的空間，來記錄對象的個數。（若沒有析構函數，就不用記錄，這裏記錄對象的個數，其實是爲了在析構的時候知道應該析構多少次）
3、delete
第一步：調用析構函數：清理對象中的資源
第二步：調用void* operator delete（size_t size）釋放空間
4、delete [ ]
第一步：清理對象中的資源-->去空間前4個字節中取字節個數N,調用N次析構，遵循先構造的後析構規則
第二步：調用operator delete[ ] (從空間的起始位置釋放)->operator delete-->free
2.2.2 malloc和free、new和delete、new [ ] 和 delete [ ]搭配不當造成的問題
1、無析構
malloc --> delete/delete [ ] -> 底層都是用free實現的
new --> delete/delete [ ] --> 底層都是用free實現的
new [ ] --> delete/delete [ ] -> 底層都是用free實現的
注：列舉了在沒有提供析構函數的情況下，分別使用malloc、new、new[ ]來申請空間，用delete、delete[ ]和free釋放空間產生的問題
2、有析構
new --> free：對象資源沒有清理
--> delete[ ]：崩潰（多釋放4字節）
new [ ] --> free：對象資源無清理&不會從起始位置進行釋放，崩潰
--> delete：只會銷燬一個對象，（N-1）個對象沒有清理&不會從起始位置釋放
注：列舉在程序員提供了析構函數的情況下，分別使用new、new[ ]申請空間，用delete、delete[ ]和free釋放空間產生的問題；
2.2.3 拓展
1、讓內存高效使用：考慮一個問題 - > 假如我們要申請1000塊空間，每次都會調用malloc，前面說過，每調malloc一次內部會多出36個字節，每次都會多出36000個字節，並且系統提供堆的分配算法效率低，每一次malloc的空間是不連續的，會造成內存碎片，這樣就會產生很大的浪費。
因此我們一次性malloc一大塊，每次拿的時候直接從malloc出來的那塊空間裏面拿就可以了。但是有一個問題，malloc出來的不會進行構造，因爲我們需要採用new(地址) 類型，對其進行類的構造。此時它內部調用 operator new（size_t ，void* where ）{return where；} 不需要指定大小，只需給位置就行。
2、爲什麼有了malloc和free還要設計new和delete：malloc與free是C++/C語言的標準庫函數，new/delete是C++的運算符。它們都可用於申請動態內存和釋放內存。對於非內部數據類型的對象而言，光用maloc/free無法滿足動態對象的要求。對象在創建的同時要自動執行構造函數，對象在消亡之前要自動執行析構函數。由於malloc/free是庫函數而不是運算符，不在編譯器控制權限之內，不能夠把執行構造函數和析構函數的任務強加於malloc/free。 因此C++語言需要一個能完成動態內存分配和初始化工作的運算符new，以及一個能完成清理與釋放內存工作的運算符delete。
3、爲什麼設計了new和delete還要讓malloc和free存在：因爲語言要向上兼容，並且C++程序經常要調用C函數，而C程序只能用malloc/free管理動態內存。
參考文章：
https://blog.csdn.net/qq_28584889/article/details/88758197
https://blog.csdn.net/zxx910509/article/details/62881131