C語言的內存分配詳解課件

動態(tài)內存分配首先介紹程序運行時動態(tài)內存分配（dynamicmemoryallocation）的概念與方法。到目前為止，本教材介紹的程序設計中，變量和對象在內存中的分配都是編譯器在編譯程序時安排好了的，這帶來了極大的不便，如數組必須大開小用，指針必須指向一個已經存在的變量或對象。動態(tài)內存分配解決了這個問題。

堆內存分配

C/C++定義了4個內存區(qū)間：代碼區(qū)，全局變量與靜態(tài)變量區(qū)，局部變量區(qū)即棧區(qū)，動態(tài)存儲區(qū)，即堆（heap）區(qū)或自由存儲區(qū)（freestore）。堆內存的分配與釋放

通常定義變量（或對象），編譯器在編譯時都可以根據該變量（或對象）的類型知道所需內存空間的大小，從而系統在適當的時候為他們分配確定的存儲空間。這種內存分配稱為靜態(tài)存儲分配；

有些操作對象只在程序運行時才能確定，這樣編譯時就無法為他們預定存儲空間，只能在程序運行時，系統根據運行時的要求進行內存分配，這種方法稱為動態(tài)存儲分配。所有動態(tài)存儲分配都在堆區(qū)中進行。當程序運行到需要一個動態(tài)分配的變量或對象時，必須向系統申請取得堆中的一塊所需大小的存貯空間，用于存貯該變量或對象。當不再使用該變量或對象時，也就是它的生命結束時，要顯式釋放它所占用的存貯空間，這樣系統就能對該堆空間進行再次分配，做到重復使用有限的資源。堆的概念1、new運算符返回的是一個指向所分配類型變量（對象）的指針。對所創(chuàng)建的變量或對象，都是通過該指針來間接操作的，而且動態(tài)創(chuàng)建的對象本身沒有名字。2、一般定義變量和對象時要用標識符命名，稱命名對象，而動態(tài)的稱無名對象(請注意與棧區(qū)中的臨時對象的區(qū)別，兩者完全不同：生命期不同，操作方法不同，臨時變量對程序員是透明的)。3、堆區(qū)是不會在分配時做自動初始化的（包括清零），所以必須用初始化式(initializer)來顯式初始化。new表達式的操作序列如下：從堆區(qū)分配對象，然后用括號中的值初始化該對象。堆空間申請、釋放說明堆０Ｐi１．用初始化式(initializer)來顯式初始化int*pi=newint(0);２．當pi生命周期結束時，必須釋放pi所指向的目標：

deletepi;注意這時釋放了pi所指的目標的內存空間，也就是撤銷了該目標，稱動態(tài)內存釋放（dynamicmemorydeallocation），但指針pi本身并沒有撤銷，它自己仍然存在，該指針所占內存空間并未釋放。堆空間申請、釋放演示下面是關于new操作的說明1、new運算符返回的是一個指向所分配類型變量（對象）的指針。對所創(chuàng)建的變量或對象，都是通過該指針來間接操作的，而動態(tài)創(chuàng)建的對象本身沒有名字。

2、一般定義變量和對象時要用標識符命名，稱命名對象，而動態(tài)的稱無名對象(請注意與棧區(qū)中的臨時對象的區(qū)別，兩者完全不同：生命期不同，操作方法不同，臨時變量對程序員是透明的)。3、堆區(qū)是不會在分配時做自動初始化的（包括清零），所以必須用初始化式(initializer)來顯式初始化。new表達式的操作序列如下：從堆區(qū)分配對象，然后用括號中的值初始化該對象。

#include<iostream.h>#include<string.h>voidmain(){ intn; char*pc; cout<<"請輸入動態(tài)數組的元素個數"<<endl;

cin>>n;

//n在運行時確定，可輸入17

pc=newchar[n];//申請17個字符（可裝8個漢字和一個結束符）的內存空間 strcpy(pc,“堆內存的動態(tài)分配”);// cout<<pc<<endl; delete[]pc;//釋放pc所指向的n個字符的內存空間 return;}動態(tài)一維數組的建立與撤銷1.變量n在編譯時沒有確定的值，而是在運行中輸入，按運行時所需分配堆空間，這一點是動態(tài)分配的優(yōu)點，可克服數組“大開小用”的弊端，在表、排序與查找中的算法，若用動態(tài)數組，通用性更佳。一定注意：delete[]pc是將n個字符的空間釋放，而用deletepc則只釋放了一個字符的空間；2.如果有一個char*pc1，令pc1=p，同樣可用delete[]pc1來釋放該空間。盡管C++不對數組作邊界檢查，但在堆空間分配時，對數組分配空間大小是紀錄在案的。3.沒有初始化式（initializer），不可對數組初始化。

動態(tài)一維數組的說明動態(tài)數組舉例(1)（本小題10分）讀懂如下程序：#include<iostream.h>#include<math.h>doubleTriangleArea(){inti;doubledTArea;7double*pds=newdouble[5];8if(!pds)9{cout<<"Errormemoryallocation!"<<endl;10return-1;11}pds[0]=0;for(i=1;i<4;i++){cout<<"thesideis:";cin>>pds[i];pds[0]+=pds[i]/2;}pds[4]=pds[0];for(i=1;i<4;i++)pds[0]*=(pds[4]-pds[i]);dTArea=sqrt(pds[0]);23delete[]pds;returndTArea;}voidmain(){doubledArea;dArea=TriangleArea();if(dArea==-1)cout<<"Theprogramfailed!"<<endl;elsecout<<"Theareaoftriangleis"<<dArea<<endl;}讀懂各個小題程序，為了便于提問，程序的每行前面加有行號，請對所提的問題作出準確的相應解答。請寫出下列問題答案：第7行起何作用？（2分）答：第8-11行可否省去？并說明原因。（2分）答：第23行起何作用？（2分）答：此程序功能是什么？若對三次“thesideis:”提示回答分別為3,4,5，請寫出執(zhí)行結果輸出的內容。（4分）答：指針數組一個數組里存放的都是同一個類型的指針，通常我們把他叫做指針數組。比如int*a[2];它里邊放了2個int*型變量.int*a[2]；

a[0]=newint[3];

a[1]=newint[3];

deletea[0];

deletea[1];

注意這里是一個數組，不能delete[];

數組指針一個指向一維或者多維數組的指針.int*b=newint[10];指向一維數組的指針b;

注意，這個時候釋放空間一定要delete[],否則會造成內存泄露，b就成為了空懸指針int(*b2)[10]=newint[10][10];注意，這里的b2指向了一個二維int型數組的首地址.

注意：在這里，b2等效于二維數組名，但沒有指出其邊界，即最高維的元素數量，但是它的最低維數的元素數量必須要指定！就像指向字符的指針，即等效一個字符串,不要把指向字符的指針說成指向字符串的指針。int(*b3)[30][20];

//三級指針――>指向三維數組的指針；

int(*b2)[20];

//二級指針；――>指向二維數組的指針；

b3=newint[1][20][30];

b2=newint[30][20];

刪除這兩個動態(tài)數組可用下式：

delete[]b3;

//刪除（釋放）三維數組；

delete[]b2;

//刪除（釋放）二維數組；float(*cp)[30][20];//三級指針；float(*bp)[20];//二級指針；cp=newfloat[1][20][30];bp=newfloat[30][20];兩個數組都是由600個浮點數組成，前者是只有一個元素的三維數組，每個元素為30行20列的二維數組，而另一個是有30個元素的二維數組，每個元素為20個元素的一維數組。刪除這兩個動態(tài)數組可用下式：delete[]cp;//刪除（釋放）三維數組；delete[]bp;//刪除（釋放）二維數組；多維數組比較與辨識constintm=4,n=6;

//行列數//1、先看二維數組的動態(tài)創(chuàng)建：voidmain(){double**data;

data=newdouble*[m];

//申請行if((data)==0){cout<<"Couldnotallocate.bye...";exit(-1);}for(intj=0;j<m;j++){data[j]=newdouble[n];

//設置列if(data[j]==0){cout<<"Couldnotallocate.Bye...";exit(-1);}}//空間申請結束，下為初始化

for(inti=0;i<m;i++)for(intj=0;j<n;j++)data[i][j]=i*n+j;動態(tài)創(chuàng)建和刪除一個m*n個元素的數組。采用指針數組方式來完成二維數組的動態(tài)創(chuàng)建。

display(data);//2、二維數組的輸出，此處略。//3、再看二維數組的撤銷與內存釋放：for(inti=0;i<m;i++)delete[]data[i];

//注意撤銷次序，先列后行，與設置相反delete[]data;return;}二維數組的內存釋放可以做成函數，調用語句de_allocate(data)；voidde_allocate(double**data){for(inti=0;i<m;i++)delete[]data[i];delete[]data;return;}

在VC++平臺上演示本例。３．內存泄漏（memoryleak）和重復釋放。new與delete是配對使用的，delete只能釋放堆空間。如果new返回的指針值丟失，則所分配的堆空間無法回收，稱內存泄漏，同一空間重復釋放也是危險的，因為該空間可能已另分配，所以必須妥善保存new返回的指針，以保證不發(fā)生內存泄漏，也必須保證不會重復釋放堆內存空間。４．動態(tài)分配的變量或對象的生命期。無名對象的生命期并不依賴于建立它的作用域，比如在函數中建立的動態(tài)對象在函數返回后仍可使用。我們也稱堆空間為自由空間（freestore）就是這個原因。但必須記住釋放該對象所占堆空間，并只能釋放一次，在函數內建立，而在函數外釋放是一件很容易失控的事，往往會出錯。

7.1.2堆對象與構造函數

通過new建立的對象要調用構造函數，通過deletee刪除對象也要調用析構函數。CGoods*pc;pc=newCGoods;//分配堆空間，并構造一個無名//的CGoods對象；…….deletepc;//先析構，然后將內存空間返回給堆；

堆對象的生命期并不依賴于建立它的作用域，所以除非程序結束，堆對象（無名對象）的生命期不會到期，并且需要顯式地用delete語句析構堆對象，上面的堆對象在執(zhí)行delete語句時，C++自動調用其析構函數。正因為構造函數可以有參數，所以new后面類（class）類型也可以有參數。這些參數即構造函數的參數。但對創(chuàng)建數組，則無參數，并只調用缺省的構造函數。見下例類說明：//下面注意如何使用：voidmain(){intn;CGoods*pc,*pc1,*pc2;pc=newCGoods(“夏利2000”，10，118000);

//調用三參數構造函數

pc1=newCGoods();//調用缺省構造函數cout<<’輸入商品類數組元素數’<<endl;cin>>n;pc2=newCGoods[n];

//動態(tài)建立數組，不能初始化，調用n次缺省構造函數

……deletepc;deletepc1;delete[]pc2;}此例告訴我們堆對象的使用方法：申請堆空間之后構造函數運行；釋放堆空間之前析構函數運行；再次強調：由堆區(qū)創(chuàng)建對象數組，只能調用缺省的構造函數，不能調用其他任何構造函數。如果沒有缺省的構造函數，則不能創(chuàng)建對象數組。otherName堆字符串拷貝前堆字符串otherName*thisName

拷貝后

圖7.1淺拷貝

對象pcName堆字符串第一個對象堆字符串對象pcName對象pc1Name

兩個對象

圖7.1淺拷貝

voidmain(){ CGoodspc;//調用缺省構造函數

CGoodspc1(pc);//調用拷貝構造函數}

//程序執(zhí)行完，對象pc1和pc將被析構，此時出錯。淺拷貝帶來的問題析構時，如用缺省的析構函數，則動態(tài)分配的堆空間不能回收。如果用有“deleteName;”語句的析構函數，則先析構pc1時，堆空間已經釋放，然后再析構pc

時出現了二次釋放的問題。這時就要重新定義拷貝構造函數，給每個對象獨立分配一個堆字符串，稱深拷貝。對象pcName堆字符串拷貝前堆字符串對象pcName對象pc1Name

淺拷貝后

圖7.1淺拷貝

對象pcName堆字符串拷貝前堆字符串對象pcName對象pc1Name

深拷貝后

圖7.1深拷貝

堆字符串2深拷貝——自定義拷貝構造CGoods(CGoods&other){//自定義拷貝構造

this->Name=newchar[21];strcpy(this->Name,other.Name);this->Amount=other.Amount;this->Price=other.Price;this->Total_value=other.Total_value;}//學生類定義：classstudent{ char*pName;//指針成員public: student(); student(char*pname); student(student&s);//拷貝構造函數 ~student(); student&operator=(student&s);

//拷貝賦值操作符};//缺省構造函數：student::student(){pName=NULL;cout<<“Constructor缺省\n";}[例7.3]定義copystructor和拷貝賦值操作符(copyAssignmentOperator）實現深拷貝。

//帶參數構造函數：student::student(char*pname){if(pName=newchar[strlen(pname)+1])strcpy(pName,pname);cout<<"Constructor"