C++之为什么要使用动态内存分配

C++之为什么要使用动态内存分配

上节我们讲了C++程序的内存分布。C++程序的内存分布

本节来介绍为什么要进行内存分配。

• 按需分配，根据需要分配内存，不浪费。
  内存拷贝函数void* memcpy(void* dest, const void* src, size_t n);
  从源src中拷贝n字节的内存到dest中。需要包含头文件#include

  #include   
  #include 
  
  using namespace std;
  
  int main() {
         
      int a[10] = {
          1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
  
      int* b;
      b = new int[15];
  
      //从a拷贝10 * 4字节的内存到b
      memcpy_s(b, sizeof(int) * 10, a, sizeof(int) * 10);
  
      //进行赋值
      for(int i = sizeof(a) / sizeof(a[0]); i < 15; i++){
         
          *(b + i) = 15;
      }
      
      for (int i = 0; i < 15; i++) {
         
          printf("%d ", b[i]);
      }
  
  
      return 0;
  }
  

  输出结果:

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 15 15 15 15
  

• 被调用函数之外需要使用被调用函数内部的指针对应的地址空间

  #include   
  #include   
  #include 
  
  using namespace std;
  
  //定义一个指针函数
  void* test() {
         
      void* a;
      //分配100*4个字节给a指针
      //mallocC语言的动态分配函数
      a = malloc(sizeof(int) * 100);
      if (!a) {
         
          printf("内存分配失败！");
          return NULL;
      }
  
      for (int i = 0; i < 100; i++)
      {
         
          *((int*)a + i) = i;
      }
  
      return a;
  }
  
  int main() {
         
      //test()返回void*的内存，需要强转换
      int* a = (int*)test();
  
      //打印前20个
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         
          printf("%d ", a[i]);
      }
  
      //C语言的释放内存方法
    free(a);
  
      return 0;
  }
  

  输出结果:

  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
  

  此处在main函数中使用了在test()函数中分配的动态内存重点地址。

  也可以通过二级指针来保存，内存空间:

  #include   
  #include   
  #include 
  
  using namespace std;
  
  //定义一个指针函数
  void test(int **a) {
         
  
      *a = (int*)malloc(sizeof(int) * 100);
      if (!*a) {
         
          printf("内存分配失败！");
          exit(0);
      }
  
      for (int i = 0; i < 100; i++)
      {
         
          *(*a + i) = i;
      }
  }
  
  int main() {
         
      //test()返回void*的内存，需要强转换
      int* a;
      test(&a);
  
      //打印前20个
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         
          printf("%d ", a[i]);
      }
  
      free(a);
  
      return 0;
  }
  

• 突破栈区的限制，可以给程序分配更多的空间。
  栈区的大小有限，在Windows系统下，栈区的大小一般为1~2Mb

  #include   
  #include   
  #include 
  
  using namespace std;
  
  void test() {
         
      //分配一个特别大的数组
      int a[102400 * 3];// 100k * 3 * 4 = 1200K
      a[0] = 0;
  }
  
  int main() {
         
      test();
  
      return 0;
  }
  

  点运行会出现Stack overflow的提示(栈区溢出!)。
  修改:

  #include   
  #include   
  #include 
  
  using namespace std;
  
  void test() {
         
      //在堆中分配一个特别大的数组1G
      //在Windows 10 系统限制的堆为2G
      int* a = (int*)malloc(1024 * 1000 * 1000 * 1); //1G
      a[0] = 0;
  }
  
  int main() {
         
      test();
  
      return 0;
  }
  

  成功运行!但是当分配两个G的动态内存时，就会报错，这个时候分配失败，a = NULL;

总结:使用堆分三个点。
1、按需分配，根据需要分配内存，不浪费。
2、被调用函数之外需要使用被调用函数内部的指针对应的地址空间。
3、突破栈区的限制，可以给程序分配更多的空间。

本节介绍了为什么使用动态内存分配，下节我们介绍动态内存的分配、使用、释放。