数组内存分配概念

1. #include <iostream>  
2.   
3.   
4. using namespace std;  
5.   
6.   
7.   
8.   
9. int main() {  
10.    int n = 4;  
11.    int *ptr = new int[n];  
12.   
13.   
14.    // dynamic array: on heap  
15.        cout << "dynamic array: " << endl;  
16.    for(int i = 0; i < 4; ++i) {  
17.        cout << &ptr[i] << endl;  
18.    }  
19.   
20.   
21.    // ordinary array: on stack  
22.    int arr[4];  
23.    cout << "ordinary array: " << endl;  
24.    for(int i = 0; i < 4; ++i) {  
25.        cout << &arr[i] << endl;  
26.    }  
27.    return 0;  
28. }  

#include <iostream>


using namespace std;




int main() {
   int n = 4;
   int *ptr = new int[n];


   // dynamic array: on heap
       cout << "dynamic array: " << endl;
   for(int i = 0; i < 4; ++i) {
       cout << &ptr[i] << endl;
   }


   // ordinary array: on stack
   int arr[4];
   cout << "ordinary array: " << endl;
   for(int i = 0; i < 4; ++i) {
       cout << &arr[i] << endl;
   }
   return 0;
}

  无论动态还是静态 地址都是arr[0] < arr[1] 也就是数组内存是统一分配的
内部元素都是从低地址到高地址 。 

 

 

 

 

 

 

1、内存分配的三种方式：

1）、从静态存储区分配。数据的内存在程序编译时已经被分配，该内存在整个运行期间长期驻留，不会被释放；程序结束时，由操作系统自动释放。这类数据包括静态数据和全局数据。

2）、从栈空间分配。函数执行过程中，函数中的局部变量的内存，在栈上被分配；当函数调用完成后，随函数的返回空间也被释放。

3）、从堆空间分配。由开发者动态的申请内存，并手动的释放内存。

本文具体介绍动态内存分配，C语言中采用malloc、recalloc等函数分配内存；c++中使用new操作符申请内存。

malloc函数的返回值为void*，调用该函数时，需要显式的类型转化。返回值表示内存空间的首地址。如果该地址为NULL，表示系统没有满足的内存可供分配。因此在使用该地址之前，必须判断是否分配成功。例如：

int*p=(int*)malloc(sizeof(int)*10);

if(p != NULL)

{

......//使用该内存空间

}

在该内存使用完成后，需要开发者手动释放该内存：free(p):

这里需要注意：1）、调用free后，p和所指向的内存地址被断开，但是p的值仍然没有变化，此时如果调用p，将会出现错误，这时p就是一个野指针；因此当free(p);之后，应该将p的值赋为NULL，以免p再次调用出现错误。2）、虽然内存已经分配完成，但是并没有初始化，直接使用，取到的结果不正确。

4）、当malloc申请的内存不满足用户使用要求时，就需要重新分配内存，这时可以使用realloc函数。

void *realloc(
   void *memblock,
   size_t size 
);  

memblock参数表示已经分配的内存地址的指针，即就是p;

size参数表示需要分配的字节数

该函数的返回值为，重新分配的内存空间的首地址。

realloc函数，在malloc函数已经分配的内存基础上再次扩充内存。realloc函数的返回值类型仍为void*。可以分三种情况来解释realloc。

情况一：需要分配的内存空间小于已经分配的空间。

那么这时只是从原来已经分配的内存空间中，将多余的空间释放，保留realloc函数需要的空间大小，将原来空间的的首地址赋值给realloc函数返回（这个地址和p的值是相同的）；如果这样做的，可能会导致数据出错，因此一般不要缩小原内存空间；

情况二：需要分配的内存空间等于已经分配的空间。

将原来内存空间的首地址赋值给realloc函数返回；

情况三：需要分配的内存空间大于已经分配的空间。

1）如果原来的内存后，还有足够的空间，满足分配要求，那么直接在原来的内存的后面，分配适量的空间，并将原来空间的首地址赋值给realloc函数，返回；

2）如果原来内存后，没有足量的内存空间，满足分配要求，那么重新选择一块足量的空间分配，并将原来已经分配的空间的数据拷贝到新分配的内存中，将原指针p指向的空间释放。将新分配的空间首地址赋值给realloc函数返回，因此对于原来的空间，realloc函数在分配内存时，已经释放了原来的内存，不需要再次释放，否则会出错。

情况四：当分配的内存大小为0

系统是可以返回一个非NULL值，但是这个空间不能被使用。使用将会出错，效果等同于free(p);

情况五：当原来的指针为NULL

这种情况，的作用就相当于直接调用malloc函数一样；可以这样理解，NULL说明原空间没有分配成功，那么调用realloc函数，肯定需要分配一块新的内存空间，这不就相当于直接调用了malloc函数。

情况六：如果realloc函数调用失败

那么原来的空间地址不会被释放，保留原来的内存，该内存空间可以正常使用。

综上，在使用malloc函数时，需要注意几点：1）调用malloc函数后，需要判断内存是否分配成功；2）使用空间之前，需要给空间赋初始值；3）防止内存越界访问；4）释放内存空间之后free(p);，需要将原指针的值赋空(p=null;)，以防再次使用产生错误，出现野指针；5）realloc函数对于原始的内存空间，在分配内存时已经做过处理，因此除realloc函数调用失败外，其余情况不能再次释放原空间内存，否则会出错。

2、既然malloc和free已经可以分配内存了，为什么还要引入new和delete？

首先需要明白，malloc和free是c语言中的c库函数，而new和delete是c++中的标识符；因此这两组拥有不同的性质；

接着，malloc和free不仅可以使用在C语言中，也可以使用在c++语言中，但是new和delete只是c++中特有的属性，在C语言中无法使用，因此new和delete有他的局限性；

再次，new和delete不仅需要分配内存空间，而且在面向对象的语言中，对于对象，还需要完成初始化，触发对象的构造和析构，这些操作是malloc和free无法完成的（笔者就在曾经实现链表的过程中，在结构体定义时，将一个数组元素定义为string类型的，在使用malloc申请内存后，调用过程中无法给该元素赋值。从这个例子中可以看出虽然malloc和new分配的内存大小相等，但是具体的内存内部工作还是有区别的）。

最后，malloc在分配内存时，需要开发者手动的指定元素的大小，并且返回值需要显式的类型转化；但是new就不需要指定和转化。

3、在c++中，既然new和delete可以完成所有分配的工作，为什么还要保留malloc和free？

这是因为c++编译器为了兼容c编译，是c中的所有函数可以在c++编译器上正常使用，因此保留了malloc和free