C语言的内存分配ppt课件

1、 动态内存分配动态内存分配首先介绍程序运行时动态内存分配首先介绍程序运行时动态内存分配dynamic memory dynamic memory allocationallocation的概念与方法。到目前为止，本教材介的概念与方法。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，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。变量或对象。动态内存分配解

2、决了这个问题。 堆内存分配堆内存分配 C/C+ C/C+定义了定义了4 4个内存区间：代码区，全局变个内存区间：代码区，全局变量与静态变量区，局部变量区即栈区，动态存储量与静态变量区，局部变量区即栈区，动态存储区，即堆区，即堆heapheap区或自由存储区区或自由存储区free storefree store）。）。堆内存的分配与释放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。这种内存分而系统在适

3、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；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。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

4、贮该变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。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堆内存的分配与释放 在在C+中，申请和释放堆中分配的存贮空间，中，申请和释放堆中分配的存贮空间，分别使用分别使用new和和delete的两个运算符来完成：的两个运算符来完成：指针变量名指针变量名=new 类型名类型名(

5、初始化式初始化式)； delete 指针名指针名;例如：例如：1、 int *pi=new int(0); 它与下列代码序列大体等价：它与下列代码序列大体等价： 2、int ival=0, *pi=&ival;区别：区别：pi所指向的变量是由库操作符所指向的变量是由库操作符new()分配的，分配的，位于程序的堆区中，并且该对象未命名。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 1、newnew运算符返回的是一个指向所分配类型变量对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

6、的，而且动态创建的对象本身没有名字。针来间接操作的，而且动态创建的对象本身没有名字。2 2、一般定义变量和对象时要用标识符命名，称命名、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对象，而动态的称无名对象( (请注意与栈区中的临时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不同，临时变量对程序员是透明的) )。3 3、堆区是不会在分配时做自动初始化的包括清、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零），所以必须用初始化式(initializer)(ini

7、tializer)来显式初来显式初始化。始化。newnew表达式的操作序列如下：从堆区分配对象，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。然后用括号中的值初始化该对象。堆空间申请、释放说明堆堆i用初始化式用初始化式(initializer)(initializer)来显式初始化来显式初始化 int int * *pi=new int(0);pi=new int(0);当当pipi生命周期结束时，生命周期结束时，必须释放必须释放pipi所指向的目标：所指向的目标： delete pi;delete pi;注意这时释放了注意这时释放了pipi所指的目标的内存空间，也就是所

8、指的目标的内存空间，也就是撤销了该目标，称动态内存释放撤销了该目标，称动态内存释放dynamic memory dynamic memory deallocationdeallocation），但指针），但指针pipi本身并没有撤销，它自本身并没有撤销，它自己仍然存在，该指针所占内存空间并未释放。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 n1 1、newnew运算符返回的是一个指向所分配类型变量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

9、本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。身没有名字。 2 2、一般定义变量和对象时要用标识符命名，称、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命名对象，而动态的称无名对象( (请注意与栈区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同，操作方法不同，临时变量对程序员是透明的的) )。 n3 3、堆区是不会在分配时做自动初始化的包括、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清零），所以必须用初始化式(initializer)(initiali

10、zer)来来显式初始化。显式初始化。newnew表达式的操作序列如下：从堆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。区分配对象，然后用括号中的值初始化该对象。 1 1、申请数组空间：、申请数组空间：指针变量名指针变量名=new =new 类型名类型名 下标表达式下标表达式;注意：注意：“下标表达式不是常量表达式，即它的值不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。必在编译时确定，可以在运行时确定。2 2、释放数组空间：、释放数组空间：delete delete 指向该数组的指针变量名指向该数组的指针变量名; ;注意：方括号非常重要的，如果注

11、意：方括号非常重要的，如果deletedelete语句中少了方语句中少了方括号，因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的，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。收整个数组。delete delete 的方括号中不需要填数组元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。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在堆中建立动态一维数组#include #inc

12、lude void main()int n;char *pc;cout请输入动态数组的元素个数请输入动态数组的元素个数n; /n在运行时确定，可输入在运行时确定，可输入17pc=new charn; /申请申请17个字符可装个字符可装8个个汉字和一个结束符的内存空间汉字和一个结束符的内存空间strcpy(pc,“堆内存的动态分配堆内存的动态分配”);/coutpcendl;delete pc;/释放释放pc所指向的所指向的n个字符的内存个字符的内存空间空间return ;动态一维数组的建立动态一维数组的建立与撤销与撤销1.变量变量n在编译时没有确定的值，而是在运行中输入，在编译时没有确定的值，

13、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，可克服数组点，可克服数组“大开小用的弊端，在表、排序大开小用的弊端，在表、排序与查找中的算法，若用动态数组，通用性更佳。一与查找中的算法，若用动态数组，通用性更佳。一定注意：定注意：delete pc是将是将n个字符的空间释放，而用个字符的空间释放，而用delete pc则只释放了一个字符的空间；则只释放了一个字符的空间；2.如果有一个如果有一个char *pc1，令，令pc1=p，同样可用，同样可用delete pc1来释放该空间。尽管来释放该空间。尽管C+不对数组作边界检查，不对数

14、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但在堆空间分配时，对数组分配空间大小是纪录在案的。案的。3.没有初始化式没有初始化式initializer），不可对数组初始化。），不可对数组初始化。 动态一维数组的说明动态一维数组的说明动态数组举例n(1) （本小题10分读懂如下程序：n#include n#include ndouble TriangleArea( )nn int i;n double dTArea; n7 double* pds = new double5;n8 if (!pds)n9 cout Error memory allocation!endl;n10 r

15、eturn -1;n11 n pds0=0;n for(i=1;i4;i+)n n cout pdsi;n pds0+=pdsi/2;n n pds4= pds0;n for(i=1;i4;i+) pds0 *= ( pds4 - pdsi);n dTArea=sqrt(pds0);n23 delete pds;n return dTArea;nvoid main() double dArea; dArea=TriangleArea( ); if (dArea=-1) cout The program failed! endl; else cout The area of triangle i

16、s dArea指向三维数组的指针； int (*b2) 20; /二级指针；指向二维数组的指针； b3=new int 1 20 30; b2=new int 30 20; 删除这两个动态数组可用下式： delete b3; /删除释放三维数组； delete b2; /删除释放二维数组； new 类型名类型名下标表达式下标表达式1 下标表达式下标表达式2;例如：建立一个动态三维数组例如：建立一个动态三维数组float (*cp)3020 ; /指向一个指向一个30行行20列数组列数组 /的指针，指向二维数组的指针的指针，指向二维数组的指针cp=new float 15 30 20; /建立由

17、建立由15个个30*20数组组成的数组；数组组成的数组；注意：注意：cp等效于三维数组名，但没有指出其边界，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一个字符串,不要把指向字符的指针，说成指向字符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。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在堆中建立动态多维数组 float(*cp) 30 20; /三级指针；三级指针； float (*bp) 20; /二级指针；二级指针； cp=new float 1 20 30;

18、bp=new float 30 20; 两个数组都是由两个数组都是由600个浮点数组成，前者是个浮点数组成，前者是只有一个元素的三维数组，每个元素为只有一个元素的三维数组，每个元素为30行行20列列的二维数组，而另一个是有的二维数组，而另一个是有30个元素的二维数组，个元素的二维数组，每个元素为每个元素为20个元素的一维数组。个元素的一维数组。 删除这两个动态数组可用下式：删除这两个动态数组可用下式：delete cp; /删除释放三维数组；删除释放三维数组；delete bp; /删除释放二维数组；删除释放二维数组；多维数组比较与辨识多维数组比较与辨识const int m=4,n=6; /

19、行列数行列数/1、先看二维数组的动态创建：、先看二维数组的动态创建：void main() double *data; data = new double*m; /申请行申请行 if (data ) = 0) cout Could not allocate. bye .; exit(-1); for(int j=0;jm;j+) dataj = new doublen; /设置列设置列 if (dataj = 0) cout Could not allocate. Bye .; exit(-1); /空间申请结束，下为初始化空间申请结束，下为初始化 for (int i=0;im;i+) fo

20、r (int j=0;jn;j+) dataij=i*n+j; 动态创建和删除一个动态创建和删除一个m*n个元素的数组。采用个元素的数组。采用指针数组方式来完成二维指针数组方式来完成二维数组的动态创建。数组的动态创建。 display(data); /2、二维数组的输出，此处略。、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：、再看二维数组的撤销与内存释放： for (int i=0;im;i+) delete datai; /注意撤销次序，先列后行，与设置相反注意撤销次序，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，二维数组的

21、内存释放可以做成函数，调用语句调用语句de_allocate(data)；void de_allocate(double *data) for (int i=0;im;i+) delete datai; delete data; return; 在在VC+平台上演示本例。平台上演示本例。动态分配失败。返回一个空指针动态分配失败。返回一个空指针NULL），），表示发生了异常，堆资源不足，分配失败。表示发生了异常，堆资源不足，分配失败。 data = new double*m; /申请行申请行 if (data ) = 0)指针删除与堆空间释放。删除一个指针指针删除与堆空间释放。删除一个指针pde

22、lete p;）实际意思是删除了）实际意思是删除了p所指的目标变所指的目标变量或对象等），释放了它所占的堆空间，而不是删量或对象等），释放了它所占的堆空间，而不是删除本身，释放堆空间后，成了空悬指针，不能除本身，释放堆空间后，成了空悬指针，不能再通过再通过p使用该空间，在重新给使用该空间，在重新给p赋值前，也不能再赋值前，也不能再直接使用直接使用p。通过指针使堆空间，编程通过指针使堆空间，编程 中的几个可能问题中的几个可能问题内存泄漏内存泄漏memory leak和重复释放。和重复释放。new与与delete 是配对使用的，是配对使用的， delete只能释放堆空间。只能释放堆空间。如果如果n

23、ew返回的指针值丢失，则所分配的堆空间无返回的指针值丢失，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，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。会重复释放堆内存空间。动态分配的变量或对象的生命期。无名对象的生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

24、。我们也称堆空间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为自由空间free store就是这个原因。但必须记就是这个原因。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。往会出错。 7.1.2堆对象与构造函数堆对象与构造函数 通过通过new建立的对象要调用构造函数，通过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。删除对象也要调用析构函数。CGoods *pc;pc=new CGoods; /分配堆空间

25、，并构造一个无名分配堆空间，并构造一个无名 /的的CGoods对象；对象；.delete pc; /先析构，然后将内存空间返回给堆；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，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，并且需要显式地用不会到期，并且需要显式地用delete语句析构堆对象，语句析构堆对象，上面的堆对象在执行上面的堆对象在执行delete语句时，语句时，C+自动调用其自动调用其析构函数。析构函数。正因为构造函数可以有参数，所以正因为构造函数可以有参数，所以newne

26、w后面类后面类classclass类型也可以有参数。这些参数即构造类型也可以有参数。这些参数即构造函数的参数。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：数。见下例类说明：class CGoods char Name21; int Amount; float Price; float Total value;public: CGoods(); /缺省构造函数。因已有其他构造函数，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。系统不会再自动生成缺省构造，必须显式说明。 CGoods(char*

27、 name,int amount ,float price) strcpy(Name,name); Amount=amount; Price=price; Total_value=price*amount; ；/类声明结束类声明结束/下面注意如何使用：下面注意如何使用：void main() int n; CGoods *pc,*pc1,*pc2; pc=new CGoods(“夏利夏利2000”，10，118000); /调用三参数构造函数调用三参数构造函数 pc1=new CGoods(); /调用缺省构造函数调用缺省构造函数 cout输入商品类数组元素数输入商品类数组元素数n; pc2=

28、new CGoodsn; /动态建立数组，不能初始化，调用动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数次缺省构造函数 delete pc; delete pc1; delete pc2; 此例告诉我们堆对象的使用方法：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；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；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，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。则不能创建

29、对象数组。7.1.3浅拷贝与深拷贝浅拷贝与深拷贝 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。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此时，若对象使用了堆空间注意和“堆对象堆对象区分），就有深、浅拷贝的问题，不清楚则区分），就有深、浅拷贝的问题，不清楚则很容易出错。很容易出错。1、什么是浅拷贝？、什么是浅拷贝？2、浅拷贝可能带来什么问题？、浅拷贝可能带来什么问题？3、什么是深拷贝？、什么是深拷贝？4、深拷贝的实现方法？、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缺

30、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。类对象的按位拷贝。这种拷贝称为浅拷贝。 class CGoods char *Name; /不同与不同与char Name21 ? int Amount; float Price; float Total_value;public： CGoods()Name=new char21; CGoods(CGoods & other) /缺省拷贝构造内容：缺省拷贝构造内容： this-Name=other.Name; this

31、-Amount=other.Amount; this-Price=other.Price; this-Total_value=other.Total_value;CGoods()delete Name;/析构函数析构函数; /类声明结束类声明结束什么是浅拷贝？什么是浅拷贝？otherName堆字堆字符串符串拷贝前拷贝前堆堆字字符符串串otherName*thisName 拷贝后 图图7.1 浅拷贝浅拷贝 对象对象pcName堆堆字字符符串串第一个对象第一个对象堆堆字字符符串串对象对象pcName对象对象pc1Name 两个对象 图图7.1 浅拷贝浅拷贝 void main()CGoods pc

32、; /调用缺省构造函数调用缺省构造函数 CGoods pc1(pc); /调用拷贝构造函数调用拷贝构造函数 /程序执行完，对象程序执行完，对象pc1和和pc将被析构，此时出错。将被析构，此时出错。浅拷贝带来的问题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。间不能回收。如果用有如果用有“delete Name;”语句的析构函数，则先语句的析构函数，则先 析构析构pc1时，堆空间已经释放，然后再析构时，堆空间已经释放，然后再析构pc 时出现了二次释放的问题。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，给每个对象独这

33、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。立分配一个堆字符串，称深拷贝。对象对象pcName堆字堆字符串符串拷贝前拷贝前堆堆字字符符串串对象对象pcName对象对象pc1Name 浅拷贝后 图图7.1 浅拷贝浅拷贝 对象对象pcName堆字堆字符串符串拷贝前拷贝前堆字符串堆字符串对象对象pcName对象对象pc1Name 深拷贝后 图图7.1 深拷贝深拷贝 堆字符串堆字符串2深拷贝深拷贝自定义拷贝构造自定义拷贝构造CGoods(CGoods & other) /自定义拷贝构造自定义拷贝构造 this-Name=new char21; strcpy(this-Name,other.Name); this-Amount=other.Amount; this-Price=other.Price; this-Total_value=other.Total_value;/学生类定义：学生类定义：class studentchar *pName; /指针成员指针成员public:student();student(char *pname);student(student &s); /拷贝构