mallo与new、指针与引用

malloc函数的工作机制

当malloc函数被调用的时候，它会沿着空闲链表在堆区空间中寻找一整片满足需求的空间，将程序需求的空间分配给用户，剩下部分（如果有剩余的话）返回到空闲链表上。

当调用free()函数时，它会将用户释放的空间连接到空闲链表上。

当malloc函数被多次调用之后，空闲链表就会被切成许多分散的小块，此时如果用户申请一块比较大的空间时，空闲链表上可能就没有满足用户大小的正片空间了，于是malloc函数请求延时，开始整理整理各个分散的小块，将它们合并成较大的内存块，并返回给用户。

如果找不到满足大小的内存块，那么malloc函数就会返回NULL；如果找到了满足需求的空间，那么就会返回void*类型的指针。因此检查malloc函数的返回值是很重要的。

malloc与new的区别

①new是C++独有的操作符，而malloc是c++/c的库函数，前者需要编译器的支持，后者需要头文件的支持。

②new申请内存时不需要指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算出所需内存的大小。而malloc需要程序员显式地指出所需内存的大小。

③new申请内存成功时，返回的是对象类型的指针，类型与对象严格匹配，无须进行类型转换。而malloc申请内存成功则是返回void *类型 ，需要通过类型转换将void*转换成我们需要的类型。

④C++允许重载new/delete操作符，而malloc和free是一个函数，并不能重载。

⑤new内存分配失败时，会抛出bad_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。

 ⑥new操作符从自由存储区上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。

指针与引用的区别

概念

指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址，在32位系统指针变量一般占用4字节内存。

引用是某个变量的别名，编译器不会为引用开辟内存空间,它和它引用的变量共用同一块内存空间。

区别

属性上不一样：指针是一个实体，而引用仅是个别名，有空指针，但没有空引用，有多级指针，但没有多级引用。

指针和引用的自增(++)运算意义不一样：指针是对内存地址的自增，自增后指针向后偏移一个类型的大小；引用是对值的自增，自增后引用的实体的值增加1。

在sizeof中的意义不一样：“sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小，而“sizeof 指针”得到的是指针本身的大小，在32位系统指针变量一般占用4字节内存。

引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可变；

int x = 5;
int& ref = x; // 合法，ref是x的别名
int y = 10;
int& ref = y; // 非法，ref不能再次作为y的别名


int x = 5;
int* ptr = &x; // 合法，ptr被初始化为指向x的指针
int y = 10;
ptr = &y; // 合法，ptr现在指向y

指针和引用的相互转化

指针转引用

int x = 5;
int* ptr = &x;
int& ref = *ptr; // 将指针转换为引用

引用转指针

int y = 10;
int& ref2 = y;
int* ptr2 = &ref2; // 将引用转换为指针