C 动态内存分配分析

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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
1.1 堆内存的分配与释放
堆空间申请、释放的方法
1.1堆内存的分配与释放
1.2 堆对象与构造函数
1.3 浅拷贝与深拷贝
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。
#include <iostream.h> 【例1】动态一维数组 #include <string.h> 的建立与撤销 void main(){ int n; char *pc; cout<<"请输入动态数组的元素个数"<<endl; 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<<pc<<endl; delete []pc;//释放pc所指向的n个字符的内存 空间 return ; }
多维数组比较与辨识
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。
３．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。 ４．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。
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。
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。
删除这两个动态数组可用下式： delete [] cp; //删除（释放）三维数组； delete [] bp; //删除（释放）二维数组；
const int m=4,n=6; //行列数【例2】 动态创建和删除 一个m*n个元素的数组。 //1、先看二维数组的动态创建： 采用指针数组方式来完成 void main(){ 二维数组的动态创建。 double **data; data = new double*[m]; //申请行 if ((data ) == 0) { cout << "Could not allocate. bye ..."; exit(-1);} for(int j=0;j<m;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<m;i++) for (int j=0;j<n;j++) data[i][j]=i*n+j;
动态内存分配
本章首先介绍程序运行时动态内存分配 （dynamic memory allocation）的概念与方法。到 目前为止，本教材介绍的程序设计中，变量和对象在 内存中的分配都是编译器在编译程序时安排好了的， 这带来了极大的不便，如数组必须大开小用，指针必 须指向一个已经存在的变量或对象。动态内存分配解 决了这个问题。 本章将进一步讨论拷贝构造函数； 还要学习更多有关数据结构的基本知识，包括栈， 队，二叉树等的基本算法和应用。模板是标准C++实 现代码复用的有力工具，特别是有关数据结构的算法。 本章继续使用模板介绍算法。
动态内存分配
1 堆内存分配 2 链表与链表的基本操作 5 MFC对象和 Windows对象的关系 6 图书流通 管理系统设计 ——链表类应用
3 栈与队列的基本操作 及其应用 4二叉树
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）。
3、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。
堆空间申请、释放演示
１．用初始化式(initializer)来显式初始化
int *pi=new int(0); ２．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。 Ｐi ０ 堆
1.2
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。
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。
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。
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<m;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<m;i++) delete[] data[i]; delete[] data; return; } 在VC++平台上演示本例。
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
堆空间申请、释放说明
1、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。 2、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)。
通过指针使堆空间，编程 中的几个可能问题
１．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)……
２．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。
//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’<<endl; 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; }