c標準庫堆記憶體函式有4個：malloc、free、calloc、realloc，其函式宣告放在了#include 中，主要用來申請和釋放堆記憶體。
堆記憶體的申請和釋放（wiki，chs），需要發起系統呼叫，會帶來昂貴的上下文切換（使用者態切換到核心態），十分耗時。另外，這些過程可能是帶鎖的，難以並行化。
對於作業系統而言，記憶體管理的基本單位是頁（通常為4k），而不是需要4 bytes時，就給你分配4 bytes，釋放4 bytes時，就給你釋放4 bytes。
因此，為了提公升效率，作業系統會呼叫系統api（windows上是v其他平台是mmap、munmap）來實現乙個ansi c記憶體分配器（工作在使用者態），供c標準庫堆記憶體函式來使用。
（1）記憶體碎片（fragmentation）：即空閒記憶體不能被利用。分為外部碎片(在分配單元間的未使用的記憶體)；內部碎片(在分配單元中未使用的記憶體)
（2）記憶體碎片的罪魁禍首就是小塊記憶體的頻繁分配
（3）記憶體碎片無法避免，只能通過記憶體分配器演算法來減少，例如：接近大小的記憶體就近分配，釋放時能合併就合併，從而減少碎片
（4）上面講的記憶體碎片指的是虛擬記憶體碎片，os是不管的，os只管物理記憶體。
（5）平時我們說的記憶體碎片整理（defragment）或記憶體緊縮（memory compaction），是指os對物理記憶體進行的碎片整理，把分開小的物理記憶體頁移動在一起形成乙個大的整塊。
os整理完物理記憶體後，會用新的物理記憶體位址來更新虛擬記憶體與物理記憶體對映表，這些對於上層邏輯都是透明的。
虛擬記憶體是不能進行碎片整理的，主要原因是碎片整理會移動記憶體，上層邏輯的指標位址確還是指向老的位址，這會導致致命錯誤。
（1）分配和釋放的效率
（2）記憶體分配器的利用率。包括以下幾個方面：
① 記憶體對齊導致的不可使用的記憶體碎片（內部碎片）
② 記憶體碎片太嚴重，使得分配大塊記憶體時，找不到空閒塊，最後導致記憶體分配失敗（外部碎片）
③ 記憶體頁始終有被使用，導致分配器無法及時釋放該頁的記憶體占用，使得整個記憶體分配器的記憶體占用被撐得很大，縮不回去
形參size為要求分配的位元組數。如果函式執行成功，malloc返回獲得記憶體空間的首位址；如果函式執行失敗，那麼返回ibxifx值為null。
由於 malloc函式值的型別為void型指標，因此，可以將其值型別轉換後賦給任意型別指標，這樣就可以通過操作該型別指標來操作從堆上獲得的記憶體空間。
需要注意的是，malloc函式分配得到www.cppcns.com的記憶體空程式設計客棧間是未初始化的。可通過呼叫memset來將其初始化為全0。
int* p = (int *) malloc(sizeof(int)*100);
if (p == null)
memset(p, 0, sizeof(int)*100);
從堆上獲得的記憶體，在程式結束之前，系統不會將其自動釋放，需要程式設計師來自己管理，防止出現記憶體洩露。
free(p);
p = null;
calloc函式的功能與malloc函式的功能相似，都是從堆分配記憶體。
函式返回值為void*。如果執行成功，從堆上獲得size * num大小的堆記憶體，並返回該記憶體塊的首位址。如果執行失敗，函式返回null。
與malloc函式不同的是，calloc函式得到的記憶體塊會被初始化為全0。由於提供了2個引數，比較適合為陣列申請空間，可以將size設定為陣列元素的空間長度，將num設定為陣列的容量。
int* p = (int *) calloc(100, sizeof(int));
if (p == null)
為ptr重新分配大小為size的一塊記憶體空間。下面是這個函式的工作流程：
① 如果ptr為null，則函式相當於malloc(new_size)，試著分配一塊大小為new_size的記憶體，如果成功將位址返回，否則返回null。
② 如果ptr不為null，檢視ptr是不是在堆中，如果不是的話會丟擲realloc invalid pointer異常。如果ptr在堆中，則檢視new_size大小。
（a）如果new_size大小為0，則相當於free(ptr)，將ptr指向的記憶體空間釋放掉，返回null。
（b）如果new_size小於原大小，只有new_size大小的資料會儲存，後面位址的資料可能會丟失；
（c）如果new_size等於原大小，什麼都沒有做；
（d）如果new_size大於原大小，則檢視ptr指向的位置還有沒有足夠的連續記憶體空間，如果有的話，分配更多的空間，返回的位址和ptr相同；
如果沒有的話，在更大的空間內查詢，如果找到new_size大小的空間，將舊的內容拷貝到新的記憶體中，把舊的記憶體釋放掉，則返回新位址，否則返回null。
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
*p = 3;
printf("p=%p\n", p); // p=0000020b2966e310
printf("*p=%d\n", *p); // *p=3
p = (int*)realloc(p, sizeof(int)); // 什麼也不做
printf("p=%p\n", p); // p=0000020b2966e310
printf("*p=%d\n", *p); // *p=3
p = (int*)realloc(p, 1024 * sizeof(int)); // 建立4kb的記憶體塊 注：4kb為乙個頁面的大小
printf("p=%p\n", p); // p=0000020b29673a50 注：由於不能在原來位址上擴容，會將原來位址記憶體釋放，並在新位址申請記憶體塊
printf("*p=%d\n", *p); // *p=3
realloc(p, 0); // 相當於free(p)
p = null;
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