Устройство статических и динамических массивов в оперативной памяти (...)

Ты путаешь тёплое с мягким.

Есть выделение памяти под сам массив, а есть подход к выделению памяти под его элементы.

Сам массив (по способу выделения памяти) может быть:

• Статическим (память выделяется при компиляции).

 int a[100500];        // в глобальной области видимости

static int a[100500]; // в классе или функции 

• Динамическим (память выделяется во время выполнения и должна освобождаться симметричным вызовом delete).

 int *a = new int[100500];

// обрабатываем, обрабатываем

delete a; // освобождаем память 

• Автоматическим (память выделяется в стеке).

 int a[100500]; // в функции 

• Отображённым на готовый участок памяти (например, на memory-mapped file или на другую структуру данных со своей аллокацией).

 int *a = (int*)&myStruct;

int *a = (int*)mmap(NULL, length, PROT_READ, 

             MAP_PRIVATE, fd, pa_offset); 

Совершенно независимо от способа выделения памяти под массив, элементы массива могут:

• Лежать в самом массиве и инициализироваться при выделении памяти под массив:

 MyClass a[100500]; // все 100500 элементов будут последовательно инициализированы,

                   // и для них вызваны конструкторы,

                   // при выделении памяти под массив 

• Быть указателями на конечный тип и инициализироваться по необходимости:

 MyClass *a[100500];

for (size_t i = 0; i < 100500; i++) {

    a[i] = new MyClass(params);

}

// обрабатываем, обрабатываем

for (size_t i = 0; i < 100500; i++) {

    delete a[i];

}

// 'a' выделен в стеке, поэтому его освобождать не надо 

А также можно выделить память под массив без инициализации элементов и инициализировать их вручную:

 MyClass *a = (MyClass*)new char[100500 * sizeof(MyClass)];

new(a) MyClass(params1);

new(a + 1) MyClass(params2);

// ...

new(a + 100499) MyClass(params100500); 

Здесь элементы массива имеют конечный тип (не указатель) и даже могут быть разных типов, но на этот случай программист должен вручную выделить достаточный объём памяти под все экземпляры. Вызовы new(ptr) для элементов не выделяют память, а работают на уже выделенном участке памяти, и указатели на отдельные элементы освобождать не надо. Освобождать надо только память, выделенную под массив 'a'. Но деструкторы для таких элементов придётся вызывать вручную:

 a[0].~MyClass();

a[1].~MyClass();

// ...

a[100499].~MyClass(); 

и только потом освобождать память самого массива:

 delete (void*)a; 

(приведение к void нужно, чтобы компилятор не взялся вызывать деструктор от a[0])
Массив 'a' может быть выделен любыми средствами: через Сишный malloc, через отображаемый файл и т.д.

У всех массивов (не путать с классами и структурами) все элементы должны быть одного типа. Статический, динамический и автоматический - только способы выделения памяти (статический - на этапе компиляции, динамический - в "куче" по запросу на этапе выполнения, автоматический - на стеке во время вызова функции). При переполнении любого массива происходит разрушение памяти (запись в ячейки, не предназначенные для записи данных этого массива).
Есть еще классы хранения данных (контейнеры): вектор, очередь, список и т.п., вот там программно может быть реализована любая логика выделения памяти и хранения данных.

1. Любой массив подчиняется первому утверждению.
2. Это частный случай массива где в качестве элемента ссылка или указатель. В вашем примере это не определяет тип, так как вы можете все это сделать даже в статической памяти. И не следует путать массивы с контейнерами.
Единственное что отделяет динамический тип - где в итоге он будет расположен.
В программе, но вне любой из функций - статический (в статической области памяти)
В одной из функций (в т.ч. main) - автоматический (обычно в стеке)
Вне программы - динамический (в куче)

Да.

На уровне нагрузки оперативной памяти, динамический массив будет тяжелей, его нужно выделять разумно.

надо смотреть что получается на выходе. на этом сайте например я увидел, что

1) при изменении числа в return слева, справа оно увеличивает число на 4 в инструкции [rbp+...]

2) создаются инструкции DWORD PTR, то есть кажется хранятся 32-битные значения под каждое число. при переполнении массива создалась только ассемблерная запись на 8 строчке