《C语言的内存分配》PPT课件.ppt

动态内存分配,首先介绍程序运行时动态内存分配（dynamicmemoryallocation）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。,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（freestore）。,堆内存的分配与释放,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。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。,堆的概念,堆内存的分配与释放,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=newint(0);它与下列代码序列大体等价：2、intival=0,*pi=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。,堆空间申请、释放的方法,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，而且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)。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、释放说明,堆,i,用初始化式(initializer)来显式初始化int*pi=newint(0);当pi生命周期结束时，必须释放pi所指向的目标：deletepi;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（dynamicmemorydeallocation），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。,堆空间申请、释放演示,下面是关于new操作的说明,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)。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。,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。,在堆中建立动态一维数组,#include#includevoidmain()intn;char*pc;coutn;/n在运行时确定，可输入17pc=newcharn;/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”);/coutpcpdsi;pds0+=pdsi/2;pds4=pds0;for(i=1;i4;i+)pds0*=(pds4-pdsi);dTArea=sqrt(pds0);23deletepds;returndTArea;,voidmain()doubledArea;dArea=TriangleArea();if(dArea=-1)coutTheprogramfailed!endl;elsecoutTheareaoftriangleisdArea指向二维数组的指针；b3=newint12030;b2=newint3020;删除这两个动态数组可用下式：deleteb3;/删除（释放）三维数组；deleteb2;/删除（释放）二维数组；,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)3020;/指向一个30行20列数组/的指针，指向二维数组的指针cp=newfloat153020;/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。,在堆中建立动态多维数组,float(*cp)3020;/三级指针；float(*bp)20;/二级指针；cp=newfloat12030;bp=newfloat3020;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。删除这两个动态数组可用下式：deletecp;/删除（释放）三维数组；deletebp;/删除（释放）二维数组；,多维数组比较与辨识,constintm=4,n=6;/行列数/1、先看二维数组的动态创建：voidmain()double*data;data=newdouble*m;/申请行if(data)=0)coutCouldnotallocate.bye.;exit(-1);for(intj=0;jm;j+)dataj=newdoublen;/设置列if(dataj=0)coutCouldnotallocate.Bye.;exit(-1);/空间申请结束，下为初始化for(inti=0;im;i+)for(intj=0;jn;j+)dataij=i*n+j;,动态创建和删除一个m*n个元素的数组。采用指针数组方式来完成二维数组的动态创建。,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(inti=0;im;i+)deletedatai;/注意撤销次序，先列后行，与设置相反deletedata;return;二维数组的内存释放可以做成函数，调用语句de_allocate(data)；voidde_allocate(double*data)for(inti=0;in;pc2=newCGoodsn;/动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数deletepc;deletepc1;deletepc2;,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。,7.1.3浅拷贝与深拷贝,对象的构造，也可以由拷贝构造函数完成，即用一个对象的内容去初始化另一个对象的内容。此时，若对象使用了堆空间（注意和“堆对象”区分），就有深、浅拷贝的问题，不清楚则很容易出错。1、什么是浅拷贝？2、浅拷贝可能带来什么问题？3、什么是深拷贝？4、深拷贝的实现方法？,缺省拷贝构造函数：用一个对象的内容初始化另一个同类对象，也称为缺省的按成员拷贝，不是对整个类对象的按位拷贝。这种拷贝称为浅拷贝。classCGoodschar*Name;/不同与charName21?intAmount;floatPrice;floatTotal_value;public：CGoods()Name=newchar21;CGoods(CGoods/类声明结束,什么是浅拷贝？,voidmain()CGoodspc;/调用缺省构造函数CGoodspc1(pc);/调用拷贝构造函数/程序执行完，对象pc1和pc将被析构，此时出错。,浅拷贝带来的问题,析构时，如用缺省的析构函数，则动态分配的堆空间不能回收。如果用有“deleteName;”语句的析构函数，则先析构pc1时，堆空间已经释放，然后再析构pc时出现了二次释放的问题。这时就要重新定义拷贝构造函数，给每个对象独立分配一个堆字符串，称深拷贝。,对象pc,Name,堆字符串,拷贝前,堆字符串,对象pc,Name,对象pc1,Name,浅拷贝后,图7.1浅拷贝,对象pc,Name,堆字符串,拷贝前,堆字符串,对象pc,Name,对象pc1,Name,深拷贝后,图7.1深拷贝,堆字符串2,深拷贝自定义拷贝构造,CGoods(CGoods,/学生类定义：classstudentchar*pName;/指针成员public:student();student(char*pname);student(student,/缺省构造函数：student:student()pName=NULL;cout“Constructor缺省n;,例7.3定义copystructor和拷贝赋值操作符(copyAssignmentOperator）实现深拷贝。,/带参数构造函数：student:student(char*pname)if(pName=newcharstrlen(pname)+1)strcpy(pName,pname);coutConstructorpNameendl;/拷