核心知识：程序内存五大分区、各分区特性、变量生命周期、动态内存管理、void 指针、C/C++ 动态内存差异、二维数组模拟、内存风险与扩容
一、程序内存五大分区（核心）
概念
程序运行时内存划分为 5 个功能区，负责存储不同类型数据，管理方式、生命周期各不相同。
特性
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代码区 ：存储编译后的程序指令，只读，程序全程存在。
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常量区 ：存储字符串常量、const 常量、数字字面量；只读不可修改，程序全程存在。
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栈区（Stack） ：存储普通局部变量、函数参数、临时变量；自动分配、自动释放（函数 / 大括号结束），作用域仅限当前范围，生命周期短。
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静态全局区（静态区） ：存储全局变量、static 全局变量、static 局部变量；程序全程存在，默认初始化为 0，static 局部变量仅初始化一次、值保留。
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堆区（Heap） ：存储手动申请的动态内存；手动申请、手动释放，生命周期由程序员控制，一次性申请内存连续、多次申请不连续。
代码示例
// 全局变量（静态区）
int g_num;
// 静态全局变量（静态区）
static int sg_num;
void fun() {
// 局部变量（栈区）
int a = 10;
// 静态局部变量（静态区），仅初始化一次
static int sl_num = 0;
// 动态内存（堆区）
int* p = new int;
}相似概念比较：栈区 vs 堆区
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栈区：自动管理、速度快、空间小、生命周期短。
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堆区：手动管理、速度慢、空间大、生命周期可控。
二、变量作用域与生命周期
概念
作用域指变量有效访问范围，生命周期指变量占用内存的时长，随内存分区不同而不同。
特性
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局部变量（栈区）：作用域从定义到当前函数 / 大括号结束；生命周期同作用域，结束即释放，未初始化值为随机垃圾值。
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全局变量（静态区）：作用域整个程序；生命周期程序启动到结束，默认初始化为 0。
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静态局部变量（静态区）：作用域仅限定义的函数内；生命周期程序全程，仅初始化一次，值保留。
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动态变量（堆区）：无固定作用域，通过指针访问；生命周期从申请到释放，不释放则永久占用。
代码示例
void test() {
// 栈区变量：作用域仅限test函数
int i = 0;
// 静态局部变量：函数结束不释放，下次调用值保留
static int cnt = 0;
cnt++;
cout << cnt << endl; // 多次调用依次输出1、2、3...
}三、动态内存管理（堆区）
概念
通过 C/C++ 专用函数 / 运算符手动申请、释放堆内存，灵活控制内存使用。同一次申请的内存是连续的，不同次不一定。
特性
1. C 语言：malloc/calloc/realloc/free
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头文件：
<stdlib.h> -
malloc(字节数)：申请指定字节内存，不初始化 ，返回void*（需强转）。 -
calloc(个数, 单字节数)：申请 "个数 × 字节数" 内存，自动初始化为 0。 -
realloc(旧指针, 新字节数)：扩容 / 缩容内存，数据保留，扩容后地址可能变更。 -
free(指针)：释放堆内存，释放后指针置空（防野指针）。
2. C++：new/new\[\]/delete/delete\[\]
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new 类型：申请单个对象，返回对应类型指针。 -
new 类型[n]：申请 n 个对象数组。 -
delete 指针：释放单个对象。 -
delete[] 指针：释放数组（必须加 \[\]，否则释放不全）。
3. C vs C++ 动态内存差异
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C：按字节 申请，返回
void*，需手动强转。例如需要10个int型的数组内存，直接分配40个字节内存。 -
C++：按类型申请，自动计算大小，无需强转，语法更安全。例如需要10个int型的数组内存，直接分配10个int型内存。
代码示例
// C语言动态内存
#include <stdlib.h>
//calloc(个数，单个的字节数)
int* p1 = (int*)calloc(10,sizeof(int));
p1[0];
free(p1);
p1 = NULL;
//malloc(总字节数)
int* p2 = (int*)malloc(10*sizeof(int));
p1[2];
free(p2);
p2 = NULL;
//realloc(起点，追加字节数)
// C++动态内存
int* p3 = new int;
*p3 = 0;
delete p3;
p3 = nullptr;
int *p4 = new int(0);
cout<<*p2<<endl;
delete p4;
p4 = nullptr;
int *p5 = new int[5];
p5[3];
delete p5;//错误写法，只释放第一个位置
delete[] p5;//自动释放全部
p5 = nullptr;
// arr[2][3]
int **pArr = new int*[7];
for(int i=0;i<7;i++){
pArr[i] = new int[9];
}
pArr[3][4];四、void 指针（C 语言核心）
概念
无类型指针，可接收任意类型指针，但其他类型的指针不能接收void*，用于通用内存地址传递。
特性
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可指向任意类型数据，不能解引用（*p） 、不能指针偏移（无类型大小）。
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不能定义变量（无内存大小）。
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用途：malloc/calloc/realloc 返回值类型，需强转为具体类型后使用。
代码示例
void* p = malloc(4);
// *p = 10; // 错误：不能解引用
int* int_p = (int*)p; // 强转后使用
*int_p = 10;五、二级指针模拟二维数组（堆区）
概念
通过一级指针数组 + 堆内存，灵活模拟二维数组，支持动态调整大小。
特性
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原理：
int** p指向指针数组，每个元素（p[i]）指向一维数组。 -
内存特点：每行连续、行与行不连续。
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释放顺序：先释放每行数组，再释放指针数组。
代码示例
// C++模拟7行9列二维数组
int** p = new int*[7]; // 申请7行指针数组
for (int i = 0; i < 7; i++) {
p[i] = new int[9]; // 每行申请9列
}
// 访问元素
p[0][1] = 10;
// 释放内存（倒序）
for (int i = 0; i < 7; i++) {
delete[] p[i];
}
delete[] p;
p = NULL;六、动态内存风险（必考）
概念
堆内存手动管理易引发严重问题，需严格规避。
特性
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内存泄漏 ：申请内存后不释放，内存永久占用，导致程序卡顿、崩溃、系统性能下降。
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野指针 ：释放内存后仍通过原指针访问，或指针未初始化，引发非法内存访问，程序崩溃。
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规避方法：申请必释放、释放后置空、不越界访问。
代码示例
// 内存泄漏示例
void leak() {
int* p = new int;
// 忘记释放，内存永久占用
}
// 野指针示例
int* p = new int;
delete p;
*p = 10; // 错误：野指针访问，程序崩溃七、动态扩容
概念
堆内存不足时，重新申请更大内存、复制旧数据、释放旧内存，实现数组动态增长。
特性
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步骤：初始申请→满时扩容（如每次 + 5）→申请新内存→复制旧数据→释放旧内存→更新指针。
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应用：动态数组、可变长度数据存储。
代码示例
int cap = 5; // 初始容量
int* arr = new int[cap];
int cnt = 0; // 数据个数
// 数据满时扩容
if (cnt >= cap) {
cap += 5; // 扩容+5
int* new_arr = new int[cap];
// 复制旧数据
for (int i = 0; i < cnt; i++) {
new_arr[i] = arr[i];
}
delete[] arr; // 释放旧内存
arr = new_arr; // 更新指针
}