C++动态分配内存

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-04-10 08:15 344阅读 0赞

1.堆内存分配 ：

C/C++定义了4个内存区间：

代码区，全局变量与静态变量区，局部变量区即栈区，动态存储区，即堆（heap）区或自由存储区（free store）。

堆的概念：

通常定义变量（或对象），编译器在编译时都可以根据该变量（或对象）的类型知道所需内存空间的大小，从而系统在适当的时候为他们分配确定的存储空间。这种内存分配称为静态存储分配；

有些操作对象只在程序运行时才能确定，这样编译时就无法为他们预定存储空间，只能在程序运行时，系统根据运行时的要求进行内存分配，这种方法称为动态存储分配。所有动态存储分配都在堆区中进行。

当程序运行到需要一个动态分配的变量或对象时，必须向系统申请取得堆中的一块所需大小的存贮空间，用于存贮该变量或对象。当不再使用该变量或对象时，也就是它的生命结束时，要显式释放它所占用的存贮空间，这样系统就能对该堆空间进行再次分配，做到重复使用有限的资源。

2.堆内存的分配与释放

堆空间申请、释放的方法：

在C++中，申请和释放堆中分配的存贮空间，分别使用new和delete的两个运算符来完成：

指针变量名=new 类型名(初始化式)；

delete 指针名;

例如：1、 int \*pi=new int(0);

它与下列代码序列大体等价：

2、int ival=0, \*pi=&ival;

区别：pi所指向的变量是由库操作符new()分配的，位于程序的堆区中，并且该对象未命名。

堆空间申请、释放说明：

⑴.new运算符返回的是一个指向所分配类型变量（对象）的指针。对所创建的变量或对象，都是通过该指针来间接操作的，而且动态创建的对象本身没有名字。

⑵.一般定义变量和对象时要用标识符命名，称命名对象，而动态的称无名对象(请注意与栈区中的临时对象的区别，两者完全不同：生命期不同，操作方法不同，临时变量对程序员是透明的)。

⑶.堆区是不会在分配时做自动初始化的（包括清零），所以必须用初始化式(initializer)来显式初始化。new表达式的操作序列如下：从堆区分配对象，然后用括号中的值初始化该对象。

3.堆空间申请、释放演示：

⑴.用初始化式(initializer)来显式初始化

int \*pi=new int(0);

⑵.当pi生命周期结束时，必须释放pi所指向的目标：

delete pi;

注意这时释放了pi所指的目标的内存空间，也就是撤销了该目标，称动态内存释放（dynamic memory deallocation），但指针pi本身并没有撤销，它自己仍然存在，该指针所占内存空间并未释放。

下面是关于new 操作的说明

⑴.new运算符返回的是一个指向所分配类型变量（对象）的指针。对所创建的变量或对象，都是通过该指针来间接操作的，而动态创建的对象本身没有名字。  
⑵.一般定义变量和对象时要用标识符命名，称命名对象，而动态的称无名对象(请注意与栈区中的临时对象的区别，两者完全不同：生命期不同，操作方法不同，临时变量对程序员是透明的)。

4. 在堆中建立动态一维数组

①申请数组空间：

指针变量名=new 类型名\[下标表达式\];

注意：“下标表达式”不是常量表达式，即它的值不必在编译时确定，可以在运行时确定。

②释放数组空间：

delete \[ \]指向该数组的指针变量名;

注意：方括号非常重要的，如果delete语句中少了方括号，因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的，会产生回收不彻底的问题（只回收了第一个元素所占空间），加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收整个数组。delete \[ \]的方括号中不需要填数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽略。

＃include <iostream.h>

＃include <string.h>

void main()\{

int n;

char \*pc;

cout<<"请输入动态数组的元素个数"<<endl;

cin>>n; //n在运行时确定，可输入17

pc=new char\[n\]; //申请17个字符（可装8个汉字和一个结束符）的内存空间

strcpy(pc,“堆内存的动态分配”);//

cout<<pc<<endl;

delete \[\]pc;//释放pc所指向的n个字符的内存空间

return ;　\}

5. 动态一维数组的说明

① 变量n在编译时没有确定的值，而是在运行中输入，按运行时所需分配堆空间，这一点是动态分配的优点，可克服数组“大开小用”的弊端，在表、排序与查找中的算法，若用动态数组，通用性更佳。一定注意：delete \[\]pc是将n个字符的空间释放，而用delete pc则只释放了一个字符的空间；

② 如果有一个char \*pc1，令pc1=p，同样可用delete \[\] pc1来释放该空间。尽管C++不对数组作边界检查，但在堆空间分配时，对数组分配空间大小是纪录在案的。

③ 没有初始化式（initializer），不可对数组初始化。

6.指针数组和数组指针

指针类型:

(1)int\*ptr;//指针所指向的类型是int  
(2)char\*ptr;//指针所指向的的类型是char  
(3)int\*\*ptr;//指针所指向的的类型是int\* （也就是一个int \* 型指针）  
(4)int(\*ptr)\[3\];//指针所指向的的类型是int()\[3\] //二维指针的声明

指针数组：  
一个数组里存放的都是同一个类型的指针，通常我们把他叫做指针数组。

比如 int \* a\[2\];它里边放了2个int \* 型变量 .

int \* a\[2\]；  
a\[0\]= new int\[3\];  
a\[1\]=new int\[3\];  
delete a\[0\];  
delete a\[1\];

注意这里 是一个数组，不能delete \[\] ;

数组指针：

一个指向一维或者多维数组的指针.

int \* b=new int\[10\];　指向一维数组的指针b ;  
注意，这个时候释放空间一定要delete \[\] ,否则会造成内存泄露， b 就成为了空悬指针

int (\*b2)\[10\]=new int\[10\]\[10\]; 注意，这里的b2指向了一个二维int型数组的首地址.  
注意：在这里，b2等效于二维数组名，但没有指出其边界，即最高维的元素数量，但是它的最低维数的元素数量必须要指定！就像指向字符的指针，即等效一个字符串,不要把指向字符的指针说成指向字符串的指针。

int(\*b3) \[30\] \[20\]; //三级指针――>指向三维数组的指针；  
int (\*b2) \[20\]; //二级指针；――>指向二维数组的指针；  
b3=new int \[1\] \[20\] \[30\];  
b2=new int \[30\] \[20\];  
删除这两个动态数组可用下式：  
delete \[\] b3; //删除（释放）三维数组；  
delete \[\] b2; //删除（释放）二维数组；  
在堆中建立动态多维数组

new 类型名\[下标表达式1\] \[下标表达式2\]……;

例如：建立一个动态三维数组

float (\*cp)\[30\]\[20\] ; //指向一个30行20列数组

//的指针，指向二维数组的指针

cp=new float \[15\] \[30\] \[20\];

//建立由15个30\*20数组组成的数组；

注意：cp等效于三维数组名，但没有指出其边界，即最高维的元素数量，就像指向字符的指针即等效一个字符串,不要把指向字符的指针，说成指向字符串的指针。这与数组的嵌套定义相一致。

float(\*cp) \[30\] \[20\]; //三级指针；

float (\*bp) \[20\]; //二级指针；

cp=new float \[1\] \[20\] \[30\];

bp=new float \[30\] \[20\];

两个数组都是由600个浮点数组成，前者是只有一个元素的三维数组，每个元素为30行20列的二维数组，而另一个是有30个元素的二维数组，每个元素为20个元素的一维数组。

删除这两个动态数组可用下式：

delete \[\] cp; //删除（释放）三维数组；

//1、先看二维数组的动态创建：

void main()\{

double \*\*data;

data = new double\*\[m\]; //申请行

if ((data ) == 0)

\{ cout << "Could not allocate. bye ...";

exit(-1);\}

for(int j=0;j<m;j++)

\{ data\[j\] = new double\[n\]; //设置列

if (data\[j\] == 0)

\{ cout << "Could not allocate. Bye ...";

exit(-1);\} \} //空间申请结束，下为初始化

for (int i=0;i<m;i++)

for (int j=0;j<n;j++) data\[i\]\[j\]=i\*n+j;

display(data); //2、二维数组的输出，此处略。

//3、再看二维数组的撤销与内存释放：

for (int i=0;i<m;i++)

delete\[\] data\[i\];

//注意撤销次序，先列后行，与设置相反

delete\[\] data;

return;

二维数组的内存释放可以做成函数，

调用语句de\_allocate(data)；

void de\_allocate(double \*\*data)\{

for (int i=0;i<m;i++) delete\[\] data\[i\];

delete\[\] data;

return; \}

通过指针使堆空间，编程中的几个可能问题

⑴.动态分配失败。返回一个空指针（NULL），表示发生了异常，堆资源不足，分配失败。

data = new double\*\[m\]; //申请行

if ((data ) == 0)……

⑵.指针删除与堆空间释放。删除一个指针p（delete p;）实际意思是删除了p所指的目标（变量或对象等），释放了它所占的堆空间，而不是删除ｐ本身，释放堆空间后，ｐ成了空悬指针，不能再通过p使用该空间，在重新给p赋值前，也不能再直接使用p。

⑶.内存泄漏（memory leak）和重复释放。new与delete 是配对使用的， delete只能释放堆空间。如果new返回的指针值丢失，则所分配的堆空间无法回收，称内存泄漏，同一空间重复释放也是危险的，因为该空间可能已另分配，所以必须妥善保存new返回的指针，以保证不发生内存泄漏，也必须保证不会重复释放堆内存空间。

⑷.动态分配的变量或对象的生命期。无名对象的生命期并不依赖于建立它的作用域，比如在函数中建立的动态对象在函数返回后仍可使用。我们也称堆空间为自由空间（free store）就是这个原因。但必须记住释放该对象所占堆空间，并只能释放一次，在函数内建立，而在函数外释放是一件很容易失控的事，往往会出错。

编程学习－动态内存分配－基于C++类

堆对象与构造函数

通过new建立的对象要调用构造函数，通过deletee删除对象也要调用析构函数。

CGoods \*pc;

pc=new CGoods; //分配堆空间，并构造一个无名

//的CGoods对象；

…….

delete pc; //先析构，然后将内存空间返回给堆；

堆对象的生命期并不依赖于建立它的作用域，所以除非程序结束，堆对象（无名对象）的生命期不会到期，并且需要显式地用delete语句析构堆对象，上面的堆对象在执行delete语句时，C++自动调用其析构函数。

正因为构造函数可以有参数，所以new后面类（class）类型也可以有参数。这些参数即构造函数的参数。  
但对创建数组，则无参数，并只调用缺省的构造函数。见下例类说明：  
class CGoods\{

char Name\[21\];

int Amount;

float Price;

float Total value;

public:

CGoods()\{\}; //缺省构造函数。因已有其他构造函数，系统不会再自动生成缺省构造，必须显式说明。

CGoods(char\* name,int amount ,float price)\{

strcpy(Name,name);

Amount=amount;

Price=price;

Total\_value=price\*amount;　　\}

……

\}；//类声明结束

//下面注意如何使用：

void main()\{

int n;

CGoods \*pc,\*pc1,\*pc2;

pc=new CGoods(“夏利2000”，10，118000);

//调用三参数构造函数

pc1=new CGoods(); //调用缺省构造函数

cout<<’输入商品类数组元素数’<<endl;

cin>>n;

pc2=new CGoods\[n\];

//动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数

……

delete pc;

delete pc1;

delete \[\]pc2; \}

此例告诉我们堆对象的使用方法：

申请堆空间之后构造函数运行；

释放堆空间之前析构函数运行；

再次强调：由堆区创建对象数组，只能调用缺省的构造函数，不能调用其他任何构造函数。如果没有缺省的构造函数，则不能创建对象数组。

浅拷贝与深拷贝

对象的构造，也可以由拷贝构造函数完成，即用一个对象的内容去初始化另一个对象的内容。

此时，若对象使用了堆空间（注意和“堆对象”区分），就有深、浅拷贝的问题，不清楚则很容易出错。

1、什么是浅拷贝？

2、浅拷贝可能带来什么问题？

3、什么是深拷贝？

4、深拷贝的实现方法？

什么是浅拷贝

缺省拷贝构造函数：用一个对象的内容初始化另一个同类对象，也称为缺省的按成员拷贝，不是对整个类对象的按位拷贝。这种拷贝称为浅拷贝。

class CGoods\{

char \*Name; //不同与char Name\[21\] ?

int Amount;

float Price; float Total\_value;

public： CGoods()\{Name=new char\[21\];\}

CGoods(CGoods & other)\{ //缺省拷贝构造内容：

this->Name=other.Name;

this->Amount=other.Amount;

this->Price=other.Price;

this->Total\_value="/blog/other.Total\_value;\}

~CGoods()\{delete Name;\}//析构函数  
\}; //类声明结束

浅拷贝带来的问题

void main()\{

CGoods pc; //调用缺省构造函数

CGoods pc1(pc); //调用拷贝构造函数

\} //程序执行完，对象pc1和pc将被析构，此时出错。

析构时，如用缺省的析构函数，则动态分配的堆空

间不能回收。

如果用有“delete Name;”语句的析构函数，则先

析构pc1时，堆空间已经释放，然后再析构pc

时出现了二次释放的问题。

这时就要重新定义拷贝构造函数，给每个对象独

立分配一个堆字符串，称深拷贝。

深拷贝——自定义拷贝构造

CGoods(CGoods & other)\{ //自定义拷贝构造

this->Name=new char\[21\];

strcpy(this->Name,other.Name);

this->Amount=other.Amount;

this->Price=other.Price;

this->Total\_value="/blog/other.Total\_value;\}

例子：定义copy structor和拷贝赋值操作符(copy Assignment Operator）实现深拷贝。  
//学生类定义：

class student\{

char \*pName; //指针成员

public:

student();

student(char \*pname);

student(student &s); //拷贝构造函数

~student();

student & operator=(student &s);

//拷贝赋值操作符

\};

//缺省构造函数：

student::student()

\{ pName=NULL; cout<<“Constructor缺省 "; \}

//带参数构造函数：

student::student(char \*pname)\{

if(pName=new char\[strlen(pname)+1\])

strcpy(pName,pname);

cout <<"Constructor" <<pName<<endl;\}

//拷贝构造函数：

student::student(student &s)\{

if(s.pName!=NULL)\{

if(pName=new char\[strlen(s.pName)+1\])

strcpy(pName,s.pName); \}

//加1不可少，否则串结束符冲了其他信息，析构会出错！

else pName=NULL;

cout <<"Copy Constructor" <<pName<<endl;\}

//析构函数：

student::~student()\{

cout<<"Destructor"<<pName<<endl;

if(pName) delete\[ \]pName;\} //释放字符串

//拷贝赋值操作符：

student & student::operator=(student &s)\{

if(pName) delete\[ \]pName;

if(s.pName)\{

if(pName=new char\[strlen(s.pName)+1\])

strcpy(pName,s.pName);\}

else pName=NULL;

cout <<"Copy Assign operator" <<pName<<‘ ’;

return \*this;\}

堆内存是最常用的需要自定义拷贝构造函数的资源，但不是唯一的，如打开文件等也需要。

如果类需要析构函数来释放某些资源，则类也需要一个自定义的拷贝构造函数。此时，对象的拷贝就是深拷贝了。

转自： [http://hi.baidu.com/mucenl/blog/item/9d2f3fd3b869e72e970a16a6.html][http_hi.baidu.com_mucenl_blog_item_9d2f3fd3b869e72e970a16a6.html]

[http_hi.baidu.com_mucenl_blog_item_9d2f3fd3b869e72e970a16a6.html]: http://hi.baidu.com/mucenl/blog/item/9d2f3fd3b869e72e970a16a6.html

C++动态分配内存

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