malloc()與free()
l 函數原型
malloc函數的函數原型為：void* malloc（unsigned int size），它根據參數指定的尺寸來分配內存塊，並且返回一個void型指針，指向新分配的內存塊的初始位置。如果內存分配失敗（內存不足），則函數返回NULL。
l 關於返回值
malloc的返回值為void*。我們在使用的時候，習慣對返回值進行強制類型轉換：
char * p = NULL;
p = (char *)malloc(sizeof(char));
ANSI C以前的C，因為沒有void*這種類型，malloc函數的返回值被簡單地定義為char*，char*是不能被賦予指向其他類型變量的指針的。所以在使用malloc函數時通常需要對其返回值進行強制類型轉換。
在ANSI C中，malloc函數的返回值為void*。void*類型是可以直接賦值給其他任何類型的指針。所以，上面的強制類型轉換操作現在已經不需要了。
然而在c++中，任何類型的指針都可以賦給void*，而void*卻不可以賦給其他類型的指針，所以在c++中使用malloc函數的時候，強制類型轉換是必須的。另一方面，在c++中應該使用new來分配內存。
l malloc在堆上分配內存
malloc函數分配的內存是在堆（heap）上的。操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程序，另外，對於大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣代碼中的delete或free語句才能正確的釋放本內存空間。我們常說的內存泄露，最常見的就是堆泄露（還有資源泄露），它是指程序在運行中出現泄露，如果程序被關閉掉的話，操作系統會幫助釋放泄漏的內存。
l malloc的使用
malloc函數使用起來倒是挺簡單的，主要的使用范例有兩種：一是動態分配結構體，通常用於被稱為“鏈表”的數據結構中；二是分配可變長度的數組。對這兩種用法就不多說了，主要是來看使用過程中的注意點：
- 調用malloc函數后，應該對函數返回值進行檢查。前面說過，內存分配一旦失敗，malloc（）會返回NULL。
- char * p = NULL;
- p = (char *)malloc(sizeof(char));
- if(!p)
- exit(1);
- 在程序結束時，應該調用free函數對malloc函數分配的內存進行釋放。
實際上，c語言標准沒有規定要這么做，而且普通的PC上的操作系統，在進程結束時，肯定會釋放曾經分配給當前進程的內存空間，也就是說，在程序結束之前，沒有必要調用free（）。但是，對於一串連續的程序處理事件，如果先前程序分配的內存沒有及時釋放掉，那后面的工作就遭殃了。所以”malloc與free配套出現”還是相當合理的。
l malloc（）與free( )
從操作系統一次性地取得比較大的內存，當程序調用malloc（）時，malloc（）便將內存”零售”給應用程序，這是malloc（）的大體實現。而當這塊一次性取出來的內存不夠用的時候，就請求操作系統對空間進行擴容。多次調用malloc（）（導致內存不夠用了）會調用一次brk（），內存區域向地址較大的一方伸長。malloc()分配內存，會用到brk(用於小內存申請<=128kb，在堆上)或mmap2(用於大內存申請，一般是堆和棧中間)系統調用 。
K&R中記錄了malloc（）最簡單的一種實現方式：通過鏈表來實現。malloc管理的空間不一定是連續的，空閑存儲空間以空閑塊鏈表的方式組織。在這種方式下，每個塊之前都加上了一個管理區域，包含一個長度、一個指向下一塊的指針以及一個指向自身存儲空間的指針。這些快按照儲存地址的升序組織。最后一塊（最高地址）指向第一塊。這里使用K&R中的圖加以說明：
當有申請要求時，malloc將掃描空閑塊鏈表，直到找到一塊足夠大的空閑塊為止，如果找不到，則向操作系統申請一個大塊並加入到空閑鏈表中。然而在這種內存管理方式的運行環境中，一旦數組越界檢查發生錯誤，越過了malloc()分配的內存區域寫入了數據，將會破壞下一個塊的管理區域，容易造成程序崩潰。在《UNIX環境高級編程》中有一段話肯定了以上的說法：
“大多數實現所分配的存儲空間比所要求的要稍大一些，額外的空間用來記錄管理信息——分配塊的長度，指向下一個分配塊的指針等等。這就意味着如果寫過一個已分配區的尾端，則會改寫后一塊的管理信息。這種類型的錯誤是災難性的，但是因為這種錯誤不會很快就暴露出來，所以也就很難發現。將指向分配塊的指針向后移動也可能會改寫本塊的管理信息。”
那么，free()在這里做了什么呢？free()將管理區域的標記改為”空塊”，順便也將上下空塊合並成一個塊，這樣也防止了塊的碎片化。這么說來，free（）函數在調用后，對應的內存是不會立刻返還給操作系統的（還在空閑鏈表里呆着）。也就是說，調用了free()之后，對應內存的內容不會馬上被破壞，直到該塊內存被重新分配，里面的內容才會被覆蓋重寫。盡管如此，調用free()之后，是不能引用對應的內存區域的。所以倉促地使用free（）是不對的，特別是當有兩個指針指向同一塊內存時，指針1把內存釋放了，而指針2還指向那塊內存，然而指針2已經不能進行解引用了。
這么看來，free()函數實際上並沒有做”釋放”的實際操作，它只是改變一些狀態，告知操作系統某塊內存可以去釋放。至於如何告訴，還需要后續了解。