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前言

在学习 C/C++ 的过程中，内存管理是绕不开的核心知识。很多初学者会感觉：

• 栈、堆、静态区到底有什么区别？
• malloc 和 new 到底差在哪？
• 为什么 delete[] 不能写成 delete？
• new 底层到底做了什么？
  如果这些问题没有形成完整体系，后面学习 STL、智能指针、内存池、操作系统时会越来越混乱。这篇文章将系统梳理整个知识链路，帮助你真正建立对内存管理的整体认知。

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一、程序运行时的内存分布

一个 C/C++ 程序运行后，内存并不是随便使用的，而是被划分为不同区域。
通常我们会接触到以下几个区域：

1.1 栈（Stack）

栈主要存储：局部变量；函数参数；返回值
特点：由系统自动管理；生命周期随函数结束而结束，向下增长，速度快

void Test()
{
    int a = 10;
}
//这里的 a 就在栈上。

1.2 堆（Heap）

堆用于动态内存申请：

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

特点：由程序员手动管理；需要 free/delete；生命周期由程序员决定；向上增长；灵活但容易泄漏

1.3 数据段（静态区）

用于存储：全局变量；static 静态变量

int globalVar = 1;
static int staticVar = 1;

1.4 代码段（常量区）

存储：可执行代码；字符串常量；const 常量

const char* str = "hello";
//字符串 "hello" 位于常量区。

二、理解变量“本身”和“指向内容

这是初学者最容易混淆的地方。来看经典例子：

char arr[] = "abcd";
const char* p = "abcd";

很多人以为它们一样，其实完全不同。

char arr[] = "abcd";
const char* p = "abcd";

• arr 是数组，数组本身在栈上，“abcd” 被拷贝到数组中。所以arr 在栈；arr中的字符也在栈。
• p 是指针变量，指针本身在栈上，“abcd” 字符串常量在常量区。所以p 在栈；p指向的内容在常量区

三、C 语言动态内存管理

C 中主要使用四个函数：malloc；calloc；realloc；free。

3.1 malloc

申请指定大小内存：

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

特点：只申请空间；不初始化，因此里面是随机值。

3.2 calloc

int* p = (int*)calloc(4, sizeof(int));

特点：申请多个元素空间；自动初始化为 0。相当于：malloc + memset(0)。

3.3 realloc

用于扩容：

p = (int*)realloc(p, sizeof(int) * 10);

分别是原地扩容和异地扩容。

3.4 free

释放动态内存：

free(p);
//free 后不要继续使用指针
p = NULL;

四、C++ 为什么引入 new/delete

虽然 C 的 malloc/free 能用，但存在很多问题：

• 需要手动计算大小；
• 返回值需要强转；
• 无法自动初始化对象；
• 无法调用构造函数/析构函数；
  于是 C++ 引入：new和delete。

4.1new/delete 基本使用

//单对象
int* p = new int(10);
delete p;
//对象数组
int* arr = new int[10];
delete[] arr;

注意：new[] 必须对应 delete[]

4.2new/delete 与 malloc/free 最大区别

核心区别：malloc/free 只管理内存;new/delete 既管理内存，也管理对象。

1.malloc/free 不调用构造析构；A* p = (A*)malloc(sizeof(A));；这里只是开空间。对象并没有真正构造。

2.new/delete 会调用构造析构；A* p = new A(10);；A* p = new A(10);这里会申请空间和调用构造函数。
delete时会调用析构函数和释放空间。

4.3new[] 和 delete[] 为什么必须匹配

new[]：A* arr = new A[3];底层会：申请3个对象空间并且调用3次构造函数
delete[]：delete[] arr;调用3次析构函数并且释放空间