【C++上层应用】3. 动态内存

• C++ 程序中的内存分为两个部分：
  • 栈：在 函数内部 声明的所有变量都将占用栈内存。
  • 堆：这是程序中未使用的内存，在程序运行时可用于 动态分配内存 。

【 1. new和delete运算符 】

• 在 C++ 中，我们可以使用 new 运算符 为给定类型的变量在运行时分配堆内的内存，这会返回所分配的空间地址 。
• 如果我们不再需要动态分配的内存空间，可以使用 delete 运算符 删除之前由 new 运算符分配的内存 。

1.1 new 分配内存

• new 运算符来为任意的数据类型动态分配内存的通用语法：

new data-type;
// 其中，data-type 可以是包括数组在内的任意内置的数据类型，
// 也可以是包括类或结构在内的用户自定义的任何数据类型。

• 实例
  定义一个指向 double 类型的指针，然后请求内存，该内存在执行时被分配：

double* pvalue  = NULL; // 初始化为 null 的指针
pvalue  = new double;   // 为变量请求内存

• 检查内存是否分配成功：如果自由存储区已被用完，可能无法成功分配内存。所以建议检查 new 运算符是否返回 NULL 指针，并采取以下适当的操作：

double* pvalue  = NULL;
if( !(pvalue  = new double ))
{
   cout << "Error: out of memory." <<endl;
   exit(1);
}

• malloc() 函数 在 C 语言中就出现了，在 C++ 中仍然存在，但建议尽量 不要使用 malloc() 函数 。new 与 malloc() 函数相比，其主要的优点是：new 不只是分配了内存，它还创建了对象。

1.2 delete 释放内存

• 在任何时候，当我们觉得某个已经动态分配内存的变量不再需要使用时，我们可以使用 delete 操作符释放它所占用的内存，释放内存的通用算法：

delete pvalue;        // 释放 pvalue 所指向的内存

1.3 实例

#include 
using namespace std;

int main ()
{
   double* pvalue  = NULL; // 初始化为 null 的指针
   pvalue  = new double;   // 为变量请求内存

   *pvalue = 29494.99;     // 在分配的地址存储值
   cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;

   delete pvalue;         // 释放内存

   return 0;
}

【 2. 数组的动态内存分配 】

2.1 一维数组

• 通用形式：

// 动态分配,数组长度为 m
int *array=new int [m]；

//释放内存
delete [] array;

• 或者：

// 动态分配,数组长度为 m
char* pvalue  = NULL;   // 初始化为 null 的指针
pvalue  = new char[20]; // 为变量请求内存

// 释放内存
delete [] pvalue;        // 删除 pvalue 所指向的数组

2.2 二维数组

• 通用形式：

int **array
// 假定数组第一维长度为 m， 第二维长度为 n
// 动态分配空间
array = new int *[m];
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    array[i] = new int [n]  ;
}
//释放
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    delete [] arrary[i];
}
delete [] array;

• 实例

#include 
using namespace std;

int main()
{
    int **p;   
    int i,j;   //p[4][8] 
    //开始分配4行8列的二维数据   
    p = new int *[4];
    for(i=0;i<4;i++){
        p[i]=new int [8];
    }

    for(i=0; i<4; i++){
        for(j=0; j<8; j++){
            p[i][j] = j*i;
        }
    }   
    //打印数据   
    for(i=0; i<4; i++){
        for(j=0; j<8; j++)     
        {   
            if(j==0) cout<<endl;   
            cout<<p[i][j]<<"\t";   
        }
    }   
    //开始释放申请的堆   
    for(i=0; i<4; i++){
        delete [] p[i];   
    }
    delete [] p;   
    return 0;
}

2.3 三维数组

• 通用形式：

int ***array;
// 假定数组第一维为 m， 第二维为 n， 第三维为h
// 动态分配空间
array = new int **[m];
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    array[i] = new int *[n];
    for( int j=0; j<n; j++ )
    {
        array[i][j] = new int [h];
    }
}
//释放
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    for( int j=0; j<n; j++ )
    {
        delete[] array[i][j];
    }
    delete[] array[i];
}
delete[] array;

• 实例：

#include 
using namespace std;

int main()
{   
    int i,j,k;   // p[2][3][4]

    int ***p;
    p = new int **[2]; 
    for(i=0; i<2; i++) 
    { 
        p[i]=new int *[3]; 
        for(j=0; j<3; j++) 
            p[i][j]=new int[4]; 
    }

    //输出 p[i][j][k] 三维数据
    for(i=0; i<2; i++)   
    {
        for(j=0; j<3; j++)   
        { 
            for(k=0;k<4;k++)
            { 
                p[i][j][k]=i+j+k;
                cout<<p[i][j][k]<<" ";
            }
            cout<<endl;
        }
        cout<<endl;
    }

    // 释放内存
    for(i=0; i<2; i++) 
    {
        for(j=0; j<3; j++) 
        {   
            delete [] p[i][j];   
        }   
    }       
    for(i=0; i<2; i++)   
    {       
        delete [] p[i];   
    }   
    delete [] p;  
    return 0;
}

【 3. 对象的动态内存分配 】

• 对象的动态内存分配与简单的数据类型类似。
• 实例：
  为一个包含四个 Box 对象的数组分配内存，构造函数将被调用 4 次，同样地，当删除这些对象时，析构函数也将被调用相同的次数（4次）。

#include 
using namespace std;

class Box
{
   public:
      Box() { 
         cout << "调用构造函数！" <<endl; 
      }
      ~Box() { 
         cout << "调用析构函数！" <<endl; 
      }
};

int main( )
{
   Box* myBoxArray = new Box[4];

   delete [] myBoxArray; // 删除数组
   return 0;
}