深入探讨C++的内存分配机制之前，先简要了解C语言内存分配函数中最具代表性的两位成员：malloc()和free()。除此之外还存在诸多相关函数，如calloc()、realloc()和aligned_alloc()，更不用说那些为特殊场景服务的操作系统级内存管理接口，但上述两个函数已足够支撑这里的讨论。
作为一本关于C++内存管理的书籍，我将使用这些函数的C++版本(来自<cstdlib>而非<stdlib.h>)。这实际上不会影响将要编写的代码，唯一的区别在于C++中这些函数位于std命名空间。
这两个函数的声明如下：
void* malloc(size_t n);
void free(void *p);malloc(n) 的作用是查找一个具有至少 n 个连续可用字节的位置，并可能将该位置标记为“已占用”，然后返回一个指向该内存块起始位置的抽象指针(void*)。返回的指针必须对齐到给定机器中最不利的自然对齐情况，所以必须满足 std::max_align_t 的对齐要求。在大多数机器上，该类型是 double 的别名。
有趣的是，malloc(0) 也是合法的，但这种调用的结果是由具体实现定义的：调用 malloc(0) 可能返回 nullptr，也可能返回一个非空指针。无论 malloc(0) 返回的指针是否为空，都不应对其进行解引用。
如果 malloc() 无法分配内存，会返回 nullptr，C 语言不像 C++ 那样支持异常机制。在现代 C 语言中(自 C11 起)，malloc() 的实现必须线程安全，并且在并发调用时，必须适当地与其他 C 分配函数同步，包括与 free() 的同步。
free(p) 的作用是确保 p 所指向的内存变为可用状态，以供后续的分配请求使用，前提是 p 指向的是一个通过 malloc() 等内存分配函数分配且尚未释放的内存块。试图释放一个未通过此类分配函数分配的地址是未定义行为(UB)，请不要这样做！另外，当内存释放后，就不再视为已分配，所以如下代码会导致未定义行为(UB)：
#include <cstdlib>
int main() {
using std::malloc, std::free;
int *p = static_cast<int*>(malloc(sizeof(int)));
free(p); // 可以，因为 p 是通过 malloc() 分配的
free(p); // 绝对不行！除非(运气好？)p 已经是空指针了
}free(nullptr) 不执行任何操作，并且在撰写本文时，几十年来都定义为不执行任何操作。如果代码库中存在在调用 free() 前检查 p != nullptr 的代码 —— 例如，if(p) free(p) —— 可以安全地移除这个检查。
有时(但并非总是)会使用这些 C 函数来实现自定义的 C++ 分配函数。这些函数是有效的，已广泛使用，并且确为底层的抽象，我们可以利用它们来构建更高级的抽象。