一、内存分布图
直接上图分析
向下增长的栈：栈顶指针（SP）从高地址向低地址移动；
向上增长的栈：栈顶指针（SP）从底地址向高地址移动。
验证代码（linux平台下测试，这个栈的生长方向不同平台会有些差异，感兴趣的话可自行测试~）：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>int unInitialG;
static int sUnInitialG;
int initialG = 0;
static int sInitialG = 10;
const int cG = 0;void testStackIncreaseDirection(){int a;int b;printf("stack testStackIncreaseDirection allocation (stack): %p\n", &a);printf("stack testStackIncreaseDirection allocation (stack): %p\n", &b);
}int main() {int a = 0;int b = 0;int c = 0;void* heap_ptr = malloc(1024); // 通过 malloc 分配（通常在堆）void* mmap_ptr = mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); // mmap 分配（通常在映射区域）printf("stack hight allocation (stack): %p\n", &a);printf("stack middle allocation (stack): %p\n", &b);printf("stack slow allocation (stack): %p\n", &c);testStackIncreaseDirection();printf("Mmap hight allocation (mmap): %p\n", mmap_ptr);printf("Heap slow allocation (malloc): %p\n", heap_ptr);printf("bss1 allocation (.bss): %p\n", &sUnInitialG);printf("bss2 allocation (.bss): %p\n", &unInitialG);printf("data1 allocation (.data): %p\n", &initialG);printf("data2 allocation (.data): %p\n", &sInitialG);printf("data3 allocation (.data): %p\n", &cG);free(heap_ptr); // 释放 malloc 分配的内存munmap(mmap_ptr, 4096); // 释放 mmap 分配的内存return 0;
}
结果图如下：
注意：在一个函数里面的局部变量，比如void testStackIncreaseDirection()函数，先定义的后压栈。
二、C++的内存怎么分配？
简洁版
- 全局变量，全局静态变量未初始化的存放在（.bss）;
- 全局变量，全局静态变量初始化的存放在（.data）;
- 函数参数、局部变量和函数返回值存放在栈区（stack）;
- malloc和new申请的内存存放在堆区（heap），详细区别如下所示；
- 可执行文件存放在代码区（text）。
详细版
（1）代码区（Code Segment / Text Segment）
- 存放程序的 可执行代码（即编译后的指令）。
- 只读（防止程序意外修改自身代码）。
- 共享（多个进程可共享相同的代码段）。
（2）全局/静态区（Global & Static Segment）
- 存放 全局变量 和 静态变量（static 变量）。
- 变量的生命周期贯穿整个程序运行期（直到进程结束）。
- 初始化的变量存放在
.data段，未初始化的存放在.bss段。
（3）栈区（Stack Segment）
- 由编译器自动分配释放，用于存储局部变量、函数参数、返回地址等。
- 栈是 后进先出（LIFO） 结构，每进入一个函数，就会在栈上分配一块新的内存，函数执行完毕后自动释放。
特点
- 速度快（直接由 CPU 指令管理）。
- 不需要手动管理内存。
- 受限于栈空间大小（通常 1~8MB），递归太深可能导致栈溢出（Stack Overflow）。
（4）堆区（Heap Segment）
- 由程序员手动管理（使用
new/delete或malloc/free）。 - 适合大对象或动态分配的对象（大小和生存期不确定）。
- 堆区通常比栈大，但分配/释放效率比栈低。
特点
- 适用于大对象、动态数组、类对象。
- 程序员必须手动管理，否则可能会导致内存泄漏。
（5）常量区（Readonly Data Segment）
- 存储 字符串字面量 和
const修饰的全局变量。 - 该区域的内容通常不可修改（否则可能会导致段错误 Segmentation Fault）。
三、栈和堆的对比
| 对比项 | 栈（Stack） | 堆（Heap） |
|---|---|---|
| 分配方式 | 由编译器自动分配 | 由程序员手动分配 (new / malloc) |
| 释放方式 | 由编译器自动释放 | 需要手动释放 (delete / free) |
| 访问速度 | 快（LIFO 结构，CPU 指令直接管理） | 慢（自由分配，可能导致碎片化） |
| 生命周期 | 随函数调用自动管理 | 需要程序员手动管理 |
| 大小 | 较小（一般 1MB~8MB） | 较大（可动态扩展） |
| 典型应用 | 局部变量、函数参数、返回地址 | 动态数组、对象、大型数据结构 |
四、malloc vs new 的核心区别
| 区别点 | malloc | new |
|---|---|---|
| 函数 / 关键字 | C 标准库函数 | C++ 关键字 |
| 返回类型 | void*（需要强制转换） | 具体类型指针（自动转换） |
| 初始化 | 不会初始化（内存内容不确定） | 调用构造函数，自动初始化 |
| 内存分配方式 | 使用 heap manager 调用 sbrk() / mmap() | 使用 operator new（可能使用 malloc 底层分配） |
| 释放方式 | free(ptr) | delete ptr（调用析构函数） |
| 适用于 | C 语言和 C++ 低级内存操作 | C++ 面向对象编程（支持构造 / 析构函数） |
五、malloc 分配流程
调用 malloc(size) 时的底层步骤：
- 检查
size：- 若
size < 128KB，使用sbrk()增长堆。 - 若
size ≥ 128KB，使用mmap()直接映射内存（调用mmap()直接映射内存页）。
- 若
- 检查
free list（空闲链表）：- 若
free list中有足够大的块，则复用空闲块。 - 若没有足够的空闲块，则调用
sbrk()或mmap()。
- 若
- 返回指针，供程序使用。
六、malloc/free vs new/delete 的使用场景
| 使用场景 | 推荐方式 |
|---|---|
| C 语言 | malloc/free |
| C++ 对象（类） | new/delete |
| 需要构造函数 / 析构函数 | new/delete |
简单数据结构（如 int[]） | new/delete 或 std::vector |
| 手动内存管理，性能优化（如内存池） | malloc/free |
end！
有哪里不对的欢迎指出，批评指正，谢谢。
制作不易，麻烦观众老爷点个赞，再走呗，鼓励一下，感谢！
