malloc函數：malloc的全稱是memory allocation，中文叫動態內存分配。作用是向系統申請分配指定size個字節的內存空間，函數原型為：

extern void *malloc(unsigned int num_bytes);

　　void*表示未確定類型的指針，C,C++規定，void* 類型可以通過類型轉換強制轉換為任何其它類型的指針。

　　free函數：void free(void *FirstByte)： 該函數是將之前用malloc分配的空間還給程序或者是操作系統，也就是釋放了這塊內存，讓它重新得到自由。

　　其功能為在堆中申請一塊連續的可用的內存；使用中有如下需要關註的點：

　　1.malloc分配的內存大小至少為size參數所指定的字節數.

　　2.malloc的返回值是一個指針，指向一段可用內存的起始地址.

　　3.多次調用malloc所分配的地址不能有重疊部分，除非某次malloc所分配的地址被釋放掉.

　　4.malloc應該盡快完成內存分配並返回.

　　5.實現malloc時應同時實現內存大小調整和內存釋放函數（即realloc和free）.

用法示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<malloc.h>
int main() {
    char *ptr;
    ptr 
 
= (char*)malloc(8);   //返回類型為void*，強制轉換
    if (NULL == ptr)          //申請後務必檢查是否成功，因為對內存不足等原因有可能申請失敗
    { 
          exit (1); 
    } 

    if(ptr)  
        printf("Memory Allocated at: %x/n",ptr);
    free(ptr);                //申請同時釋放
    ptr = NULL;               //free釋放的只是內存，ptr指針還在，所以記得將ptr指向NULL
    return
 
 0;
}

malloc函數使用時需要註意的要點：

　　1、如果有足夠空間用於擴大mem_address指向的內存塊，則分配額外內存，並返回mem_address. 這裏說的是“擴大”，我們知道，realloc是從堆上分配內存的，當擴大一塊內存空間時， realloc()試圖直接從堆上現存的數據後面的那些字節中獲得附加的字節，如果能夠滿足，自然天下太平。也就是說，如果原先的內存大小後面還有足夠的空閑空間用來分配，加上原來的空間大小＝ newsize，得到的是一塊連續的內存。

　　2、如果原先的內存大小後面沒有足夠的空閑空間用來分配，那麽從堆中另外找一塊newsize大小的內存。 並把原來大小內存空間中的內容復制到newsize中。返回新的mem_address指針。

　　3、malloc函數返回值情況

　　返回的是一個void類型的指針，調用成功。（這就再你需要的時候進行強制類型轉換）

　　返回NULL，當需要擴展的大小（第二個參數）為0並且第一個參數不為NULL，此時原內存變成了“freed（遊離）”的了。

　　返回NULL，當沒有足夠的空間可供擴展的時候，此時，原內存空間的大小維持不變。

　　4、malloc函數的特殊情況

　　如果mem_address為null，則realloc()和malloc()類似。分配一個newsize的內存塊，返回一個指向該內存塊的指針。

　　如果newsize大小為0，那麽釋放mem_address指向的內存，並返回null。

　　如果沒有足夠可用的內存用來完成重新分配（擴大原來的內存塊或者分配新的內存塊），則返回null而原來的內存塊保持不變。

　　5、申請了內存空間後，必須檢查是否分配成功。

　　6、當不需要再使用申請的內存時，記得釋放；釋放後應該把指向這塊內存的指針指向NULL，防止程序後面不小心使用了它。

　　7、這兩個函數應該是配對。如果申請後不釋放就是內存泄露；如果無故釋放那就是什麽也沒有做。釋放只能一次，如果釋放兩次及兩次以上會出現錯誤（釋放空指針例外，釋放空指針其實也等於啥也沒做，所以釋放空指針釋放多少次都沒有問題）。

　　8、雖然malloc()函數的類型是(void *),任何類型的指針都可以轉換成(void *),但是最好還是在前面進行強制類型轉換，因為這樣可以躲過一些編譯器的檢查。

malloc()函數和free()函數的機制說明

malloc函數原理

　　malloc()到底從哪裏分配到內存空間？答案是從堆裏面獲得空間。也就是說函數返回的指針是指向堆裏面的一塊內存。操作系統中有一個記錄空閑內存地址的鏈表。當操作系統收到程序的申請時，就會遍歷該鏈表，然後就尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後就將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程序。關於堆的知識呢可以查詢數據結構方面的知識。在使用malloc()分配內存空間後，一定要記得釋放內存空間，否則就會出現內存泄漏。

free函數原理

　　free()到底釋放了什麽？free()釋放的是指針指向的內存！註意！釋放的是內存，不是指針！指針並沒有被釋放，指針仍然指向原來的存儲空間。指針是一個變量，只有程序結束時才被銷毀。釋放了內存空間後，原來指向這塊空間的指針還是存在！只不過現在指針指向的內容的垃圾，是未定義的，所以說是垃圾。因此，釋放內存後把指針指向NULL，防止指針在後面不小心又被解引用了。free()的函數原型非常簡單，只有一個參數，只要把指向申請空間的指針傳遞給free()中的參數就可以完成釋放工作！這裏要追蹤到malloc()的申請問題了。申請的時候實際上占用的內存要比申請的大。因為超出的空間是用來記錄對這塊內存的管理信息。大多數實現所分配的存儲空間比所要求的要稍大一些，額外的空間用來記錄管理信息——分配塊的長度，指向下一個分配塊的指針等等。這就意味著如果寫過一個已分配區的尾端，則會改寫後一塊的管理信息。這種類型的錯誤是災難性的，但是因為這種錯誤不會很快就暴露出來，所以也就很難發現。將指向分配塊的指針向後移動也可能會改寫本塊的管理信息。

new運算符：

　　動態創建對象時，只需指定其數據類型，而不必為該對象命名，new表達式返回指向該新創建對象的指針，我們可以通過指針來訪問此對象。

int *pi=new int;

　　這個new表達式在堆區中分配創建了一個整型對象，並返回此對象的地址，並用該地址初始化指針pi 。

　　動態創建的對象可以用初始化變量的方式初始化。

int *pi=new int(100); //指針pi所指向的對象初始化為100
string *ps=new string(10,’9’);//*ps 為“9999999999”

　　如果不提供顯示初始化，對於類類型，用該類的默認構造函數初始化；而內置類型的對象則無初始化。

也可以對動態創建的對象做值初始化：

int *pi=new int( );//初始化為0
int *pi=new int;//pi 指向一個沒有初始化的int
string *ps=new string( );//初始化為空字符串 （對於提供了默認構造函數的類類型，沒有必要對其對象進行值初始化）

delete運算符：

　　釋放指針指向的地址空間。

　　delete p; //執行完該語句後，p變成了不確定的指針，在很多機器上，盡管p值沒有明確定義，但仍然存放了它之前所指對象的地址，然後p所指向的內存已經被釋放了，所以p不再有效。此時，該指針變成了懸垂指針（懸垂指針指向曾經存放對象的內存，但該對象已經不存在了）。懸垂指針往往導致程序錯誤，而且很難檢測出來。

　　一旦刪除了指針所指的對象，立即將指針置為0，這樣就非常清楚的指明指針不再指向任何對象。（零值指針：int *ip=0;）

區分零值指針和NULL指針

　　零值指針，是值是0的指針，可以是任何一種指針類型，可以是通用變體類型void*也可以是char*，int*等等。
　　空指針，其實空指針只是一種編程概念，就如一個容器可能有空和非空兩種基本狀態，而在非空時可能裏面存儲了一個數值是0，因此空指針是人為認為的指針不提供任何地址訊息。

new分配失敗時，返回什麽？

　　1993年前，c++一直要求在內存分配失敗時operator new要返回0，現在則是要求operator new拋出std::bad_alloc異常。很多c++程序是在編譯器開始支持新規範前寫的。c++標準委員會不想放棄那些已有的遵循返回0規範的代碼，所以他們提供了另外形式的operator new(以及operator new[])以繼續提供返回0功能。這些形式被稱為“無拋出”，因為他們沒用過一個throw，而是在使用new的入口點采用了nothrow對象:

malloc與new的區別：

　　1、new 返回指定類型的指針，並且可以自動計算所需要大小。而 malloc 則必須要由我們計算字節數，並且在返回後強行轉換為實際類型的指針。

int* ptr 1= new int [100];  //返回類型為int*，分配大小為sizeof(int)*100字節；

int* ptr2 = (int *)malloc(100); //返回類型為void*，需要強制轉換為int*，分配大小為100字節；

　　2、malloc 只管分配內存，並不能對所得的內存進行初始化，所以得到的一片新內存中，其值將是隨機的。除了分配及最後釋放的方法不一樣以外，通過malloc或new得到指針，在其它操作上保持一致。

有malloc/free為什麽還需要new/delete？

　　1) 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。

　　2) 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。註意new/delete不是庫函數。

　　我們不要企圖用malloc/free來完成動態對象的內存管理，應該用new/delete。由於內部數據類型的“對象”沒有構造與析構的過程，對它們而言malloc/free和new/delete是等價的。

　　3) 既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc/free，為什麽C++不把malloc/free淘汰出局呢？這是因為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。

　　如果用free釋放“new創建的動態對象”，那麽該對象因無法執行析構函數而可能導致程序出錯。如果用delete釋放“malloc申請的動態內存”，結果也會導致程序出錯，但是該程序的可讀性很差。所以　　new/delete必須配對使用，malloc/free也一樣。

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