参考：

公众号：程序员贺先生——C++八股
(44条消息) C/C++的堆和栈详解 - C++学习_c++ 堆栈地址_逸璞丷昊的博客-CSDN博客
(44条消息) 一文读懂堆与栈的区别_堆和栈的区别_恋喵大鲤鱼的博客-CSDN博客
C++面试-内存篇 - 知乎 (zhihu.com)

C++内存分配情况

栈：由编译器管理分配和回收，存放局部变量和函数参数。
堆：由程序员管理，需要⼿动 new malloc delete free 进⾏分配和回收，空间较⼤，但可能会出现内存泄漏和空闲碎⽚的情况。
全局/静态存储区：分为初始化和未初始化两个相邻区域，存储初始化和未初始化的全局变量和静态变量。
常量存储区：存储常ᰁ，⼀般不允许修改。
代码区：存放程序的⼆进制代码。

常量存放在内存哪个位置

对于局部常量，存放在栈区；对于全局常量，编译期⼀般不分配内存，放在符号表中以提⾼访问效率；字⾯值常量，⽐如字符串，放在常量区。

堆和栈区别详解

栈：
由编译器进⾏管理，在需要时由编译器⾃动分配空间，在不需要时候⾃动回收空间，⼀般保存的是局部变量和函数参数等。

栈区是高地址向低地址扩展的，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，大小在进程分配时是确定的，具体大小看编译器，操作系统。空间较⼩。
函数调用栈：在函数调⽤的时候，⾸先⼊栈的主函数的下⼀条可执⾏指令的地址，然后是函数的各个参数。参数从右向左入栈。本次函数调⽤结束时，局部变量先出栈，然后是参数，最后是栈顶指针最开始存放的地址，程序由该点继续运⾏，不会产⽣碎⽚。每个函数的每次调用，都有它自己独立的一个栈帧，这个栈帧中维持着所需要的各种信息。

堆：
由程序员管理，需要⼿动 new malloc delete free 进⾏分配和回收，如果不进⾏回收的话，会造成内存泄漏的问题。

堆区是低地址向高地址扩展的，是不连续的空间。
实际上系统中有⼀个空闲链表，当有程序申请的时候，系统遍历空闲链表找到第⼀个⼤于等于申请⼤⼩的空间分配给程序，⼀般在分配程序的时候，也会空间头部写⼊内存⼤⼩，⽅便 delete 回收空间⼤⼩。当然如果有剩余的，也会将剩余的插⼊到空闲链表中，这也是产⽣内存碎⽚的原因。

区别：

生长方向：
堆的生长方向向上，内存地址由低到高；栈的生长方向向下，内存地址由高到低。
申请方式
申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，
会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
申请大小限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
申请效率比较
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
为什么栈比堆快
1. 操作系统会在底层对栈提供支持，会分配专门的寄存器存放栈的地址，栈的入栈出栈操作也十分简单，并且有专门的指令执行，所以栈的效率比较高也比较快。
2. 堆的操作是由C/C++函数库提供的，在分配堆内存的时候需要一定的算法寻找合适大小的内存。并且获取堆的内容需要两次访问，第一次访问指针，第二次根据指针保存的地址访问内存，因此堆比较慢。
存储内容
栈：栈存放的内容，函数返回地址、相关参数、局部变量和寄存器内容等。在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的（存放在数据段或者BSS段）。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

new/delete, malloc/free区别

都可以用来在堆上分配和回收空间。new /delete 是操作符，malloc/free 是库函数。区别：

前者是C++运算符，后者是C/C++语言标准库函数
new自动计算要分配的空间大小，malloc需要手工计算
返回值不同，malloc返回的是一个空指针，new返回的是对应对象类型的指针
过程不同

执⾏ new 实际上执⾏两个过程：

分配未初始化的内存空间（malloc）；
使⽤对象的构造函数对空间进行初始化；返回空间的⾸地址。如果在第⼀步分配空间中出现问题，则抛出std::bad_alloc 异常，或被某个设定的异常处理函数捕获处理；如果在第⼆步构造对象时出现异常，则⾃动调⽤ delete 释放内存。

new 得到的是经过初始化的空间，⽽ malloc 得到的是未初始化的空间。所以 new 是 new ⼀个类型，⽽ malloc 则是malloc ⼀个字节⻓度的空间。

执⾏ delete 实际上也有两个过程：

使⽤析构函数对对象进⾏析构；
回收内存空间（free）。

delete 不仅释放空间还析构对象，delete ⼀个类型，free ⼀个字节⻓度的空间。

为什么有了 malloc／free 还需要 new／delete？
因为对于⾮内部数据类型⽽⾔，光⽤ malloc／free ⽆法满⾜动态对象的要求。对象在创建的同时需要⾃动执⾏构造函数，对象在消亡以前要⾃动执⾏析构函数。
由于 mallo／free 是库函数⽽不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执⾏的构造函数和析构函数的任务强加于 malloc／free，所以有了 new／delete 操作符。

内存泄漏的定义，如何检测与避免

内存泄漏简单的说就是申请了⼀块内存空间，使用完毕后没有释放掉。
它的⼀般表现⽅式是程序运⾏时间越⻓，占⽤内存越多，最终⽤尽全部内存，整个系统崩溃。由程序申请的⼀块内存，且没有任何⼀个指针指向它，那么这块内存就泄漏了。
解决内存泄漏问题需要先确定内存泄漏的原因，可以通过以下几个步骤来解决内存泄漏问题：

排查代码：查看代码中是否有明显的内存泄漏的情况，例如忘记释放内存等。
使用工具检查：可以使用一些内存泄漏检测工具，例如Valgrind、Purify、AddressSanitizer等，来检测程序中的内存泄漏情况。
检查资源的使用情况：程序中除了内存泄漏还可能存在其他资源泄漏，例如文件句柄、网络连接等，需要逐一检查并进行相应的释放。
使用智能指针：在C++中，可以使用智能指针（shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr）等RAII技术来管理动态内存，自动释放资源，避免忘记释放内存的问题。
重构代码：如果程序中的内存泄漏问题比较严重，无法通过以上方法解决，可以考虑对代码进行重构，优化内存使用情况，避免内存泄漏的问题。

常见内存泄露

使用完对象后未将其引用置为NULL，导致其一直占用内存。
内存动态分配后忘记释放。
循环引用：多个对象之间相互引用，当有一个引用未释放干净时导致内存泄露。
持续增长的缓存：当一个缓存区在使用后没有被清空或者不定期的清理，会导致缓存中的数据越来越多，最终导致内存泄漏。
大对象未分配内存池：如果需要频繁地分配、释放大对象（如数组、矩阵等），直接调用系统函数分配内存可能会导致内存碎片化，进而导致系统内存泄漏。此时，可以使用内存池技术来解决这个问题。

C++内存分配可能出现问题：

内存泄漏：在使用完堆上的内存后没有及时释放，导致程序运行过程中不断地占用内存。
内存溢出：在申请内存时超出了操作系统或程序所能提供的内存上限，导致程序崩溃。
悬垂指针：指向已经被释放的内存区域，导致程序访问非法内存而崩溃。
双重释放：在释放内存时出现重复释放同一内存区域的情况，导致程序崩溃。
内存访问越界：程序访问了已经超出了申请内存空间的范围，导致程序崩溃。

可以说一下你了解的C++得内存管理吗？

在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、全局/静态存储区和常量存储区和代码区。

栈，在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。
全局/静态存储区，内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据（局部static变量，全局static变量）、全局变量和常量。
常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量字符串，不允许修改。
代码区，存放程序的二进制代码

被free回收的内存是立即返还给操作系统吗？

不是的，

被free回收的内存会首先被ptmalloc使用双链表保存起来，当用户下一次申请内存的时候，会尝试从这些内存中寻找合适的返回。这样就避免了频繁的系统调用，占用过多的系统资源。
同时ptmalloc也会尝试对小块内存进行合并，避免过多的内存碎片。

内存池

内存池是一种常见的内存管理技术，它的作用是提高内存的利用率，减少内存碎片，以及提高内存分配和释放的效率。

C++内存分配（待）

参考：