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Day27 C++ 动态内存

article 2024/12/21 13:02:05

2024.12.19 C++ 动态内存

动态内存

充分了解动态内存在C++中的实际工作方式对于成为一名优秀的C++程序员至关重要。C++程序中的内存分为两部分-

栈 -函数内部声明的所有变量将占用栈中的内存。
堆 -这是程序的未使用内存，可用于在程序运行时动态分配内存。

很多时候，您不会事先知道将特定信息存储在定义的变量中需要多少内存，并且可以在运行时确定所需内存的大小。您可以使用C++中的特殊运算符在运行时为给定类型的变量在堆中分配内存，该运算符返回分配的空间的地址。该运算符称为新运算符。如果不再需要动态分配的内存，则可以使用delete运算符，该运算符将取消分配由new运算符先前分配的内存。

new和delete运算符

以下是通用语法，可使用new运算符为任何数据类型动态分配内存。

new data-type;

此处，数据类型可以是任何内置数据类型，包括数组，也可以是任何用户定义的数据类型，包括类或结构。让我们从内置数据类型开始。例如，我们可以定义一个指针来输入double类型，然后请求在执行时分配内存。我们可以使用带有以下语句的new运算符来做到这一点-

double* pvalue  = NULL; // double* pvalue 声明了一个指针 pvalue，它可以指向一个 double 类型的变量。
pvalue  = new double;   // Request memory for the variable

如果空闲存储已用完，则可能未成功分配内存。因此，优良作法是检查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);
}

C语言中的 malloc() 函数仍然存在于C++中，但是建议避免使用malloc()函数。与malloc()函数相比，

new的主要优点是new不仅分配内存，而且还构造了对象。这是C++的主要目的。

无论何时，当您感觉不再需要动态分配的变量时，都可以使用“delete”运算符释放它在免费存储区中占用的内存，如下所示：

delete pvalue;        // Release memory pointed to by pvalue

让我们提出以上概念并形成以下示例，以展示“new”和“delete”的工作方式-

#include <iostream>
using namespace std;

int main () {
   double* pvalue  = NULL; // Pointer initialized with null
   pvalue  = new double;   // Request memory for the variable
 
   *pvalue = 29494.99;     // 指针 pvalue 将 29494.99 赋值给 pvalue 所指向的内存地址中的内容。
   cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;

   delete pvalue;         // free up the memory.

   return 0;
}

如果我们编译并运行以上代码，这将产生以下结果-

Value of pvalue : 29495

数组的动态内存分配

考虑要为一个字符数组（即20个字符的字符串）分配内存。使用与上面相同的语法，可以动态分配内存，如下所示。

char* pvalue  = NULL;         // Pointer initialized with null
pvalue  = new char[20];       // Request memory for the variable

要删除我们刚刚创建的数组，语句将如下所示：

delete [] pvalue;             // Delete array pointed to by pvalue

遵循new运算符的类似通用语法，您可以按如下所示分配多维数组

double** pvalue  = NULL;      // Pointer initialized with null 
pvalue  = new double [3][4];  // Allocate memory for a 3x4 array

但是，为多维数组释放内存的语法将仍然与上述相同-

delete [] pvalue;            // 用来释放动态分配的数组所占用的内存。

对象的动态内存分配

对象与简单数据类型没有什么不同。例如，考虑以下代码，我们将使用对象数组来阐明概念-

#include <iostream>
using namespace std;

class Box {
   public:
      Box() { 
         cout << "Constructor called!" << endl; 
      }
      ~Box() { 
         cout << "Destructor called!" << endl; 
      }
};
int main() {
   Box* myBoxArray = new Box[4];
   delete [] myBoxArray; // Delete array

   return 0;
}

如果要分配一个包含四个Box对象的数组，则将简单调用构造函数四次，并在删除这些对象时类似地将其调用相同次数。如果我们编译并运行以上代码，这将产生以下结果-

Constructor called!
Constructor called!
Constructor called!
Constructor called!
Destructor called!
Destructor called!
Destructor called!
Destructor called!

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