Cplusplus 简明教程

C++ Dynamic Memory

真正理解动态内存如何在 C 中工作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个部分 -

  1. The stack - 在函数中声明的所有变量都将占用堆栈内存。

  2. The heap - 这是程序中未使用的内存，可用于在程序运行时动态分配内存。

很多时候，您事先不知道在已定义变量中存储特定信息需要多少内存，并且所需内存的大小可以在运行时确定。

您可以在堆中为给定类型的变量在运行时分配内存，方法是在 C++ 中使用一个特殊的运算符，该运算符返回已分配空间的地址。此运算符称为 new 运算符。

如果你不再需要动态分配的内存，你可以使用 delete 运算符，它可以取消分配那些之前通过 new 运算符分配的内存。

new and delete Operators

存在以下通用的语法来使用 new 运算符，以动态地为任何数据类型分配内存。

new data-type;

此处， data-type 可以是任何内置数据类型，包括数组或任何用户自定义数据类型，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向 double 类型的指针，然后要求在执行期间分配内存。我们可以使用 *new * 运算符和以下语句来执行此操作：

double* pvalue  = NULL; // Pointer initialized with null
pvalue  = new double;   // Request memory for the variable

如果 free store 已用完，则可能无法成功分配内存。因此，最好检查 new 运算符是否返回 NULL 指针并采取如下适当措施：

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

C 的 malloc() 函数在 C 中仍然存在，但建议避免使用 malloc() 函数。new 比 malloc() 的主要优势在于，new 不仅分配内存，它还构造对象，这是 C 的主要目的。

当您觉得动态分配的变量不再需要时，您可以使用 delete 运算符释放其在 free store 中占据的内存，如下所示：

delete pvalue;        // Release memory pointed to by pvalue

让我们使用以上概念并形成以下示例，以展示 new 和 delete 如何工作：

#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;     // Store value at allocated address
   cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;

   delete pvalue;         // free up the memory.

   return 0;
}

如果我们编译并运行上述代码，这将产生以下结果：

Value of pvalue : 29495

Dynamic Memory Allocation for Arrays

假定您想为一个字符数组（即 20 个字符的字符串）分配内存。使用我们上面使用的相同语法，我们可以按如下所示动态分配内存。

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

要移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

按照 new 运算符的类似通用语法，您可以为多维数组分配内存，如下所示：

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

然而，释放多维数组内存的语法仍与上面相同：

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

Dynamic Memory Allocation for Objects

对象与简单数据类型没有什么区别。例如，考虑以下代码，我们将在其中使用一个对象数组来阐明这个概念：

#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;
}

如果您要分配一个由四个 Box 对象组成的数组，那么 Simple 构造函数将被调用四次，在删除这些对象时，析构函数也将被调用相同次数。

如果我们编译并运行上述代码，这将产生以下结果：

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