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C/C++动态分配内存
2017-10-10 10:18:00      个评论    来源:菜鸟博客  
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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)。

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。

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

#include

void main(){

int n;

char *pc;

cout<<"请输入动态数组的元素个数"<

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<

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

{ 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

for (int j=0;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

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

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’<

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" <

//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" <

//析构函数:

student::~student(){

cout<<"Destructor"<

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" <

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。

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