C语言的内存分配

会计学1C语言的内存分配

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。堆的概念第1页/共34页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=&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。

堆空间申请、释放的方法第2页/共34页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、释放说明第3页/共34页堆０Ｐi１．用初始化式(initializer)来显式初始化int*pi=newint(0);２．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、释放演示第4页/共34页下面是关于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。

第5页/共34页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第6页/共34页#include<iostream.h>#include<string.h>voidmain(){ intn; 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=newchar[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;

}动态一维数组的建立与撤销第7页/共34页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deletepc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。

动态一维数组的说明第8页/共34页动态数组举例(1)

（本小题10分）读懂如下程序：#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;}读懂各个小题程序，为了便于提问，程序的每行前面加有行号，请对所提的问题作出准确的相应解答。请写出下列问题答案：第7行起何作用？（2分）答：第8-11行可否省去？并说明原因。（2分）答：第23行起何作用？（2分）答：此程序功能是什么？若对三次“thesideis:”提示回答分别为3,4,5，请写出执行结果输出的内容。（4分）答：第9页/共34页指针数组和数组指针指针类型:(1)int*ptr;//指针所指向的类型是int

(2)char*ptr;//指针所指向的的类型是char

(3)int**ptr;//指针所指向的的类型是int*（也就是一个int*型指针）

(4)int(*ptr)[3];//指针所指向的的类型是int()[3]//二维指针的声明第10页/共34页指针数组一个数组里存放的都是同一个类型的指针，通常我们把他叫做指针数组。比如int*a[2];它里边放了2个int*型变量.int*a[2]；

a[0]=newint[3];

a[1]=newint[3];

deletea[0];

deletea[1];

注意这里是一个数组，不能delete[];

第11页/共34页

数组指针

一个指向一维或者多维数组的指针.int*b=newint[10];指向一维数组的指针b;

注意，这个时候释放空间一定要delete[],否则会造成内存泄露，b就成为了空悬指针第12页/共34页int(*b2)[10]=newint[10][10];注意，这里的b2指向了一个二维int型数组的首地址.

注意：在这里，b2等效于二维数组名，但没有指出其边界，即最高维的元素数量，但是它的最低维数的元素数量必须要指定！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。int(*b3)[30][20];

//三级指针――>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=newint[1][20][30];

b2=newint[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；第13页/共34页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=newfloat[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。在堆中建立动态多维数组第14页/共34页float(*cp)[30][20];//三级指针；

float(*bp)[20];//二级指针；

cp=newfloat[1][20][30];bp=newfloat[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。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；多维数组比较与辨识第15页/共34页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){cout<<"Couldnotallocate.bye...";exit(-1);}for(intj=0;j<m;j++){data[j]=newdouble[n];

//设置列

if(data[j]==0){cout<<"Couldnotallocate.Bye...";exit(-1);}}//空间申请结束，下为初始化

for(inti=0;i<m;i++)for(intj=0;j<n;j++)data[i][j]=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。第16页/共34页

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;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)；voidde_allocate(double**data){for(inti=0;i<m;i++)delete[]data[i];delete[]data;return;}

在VC++平台上演示本例。第17页/共34页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=newdouble*[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（deletep;）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。通过指针使堆空间，编程中的几个可能问题第18页/共34页３．内存泄漏（memoryleak）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（freestore）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。

第19页/共34页7.1.2

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=newCGoods;//分配堆空间，并构造一个无名

//的CGoods对象；…….deletepc;//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。第20页/共34页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：第21页/共34页classCGoods{charName[21];intAmount;floatPrice;floatTotalvalue;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,intamount,floatprice){strcpy(Name,name);Amount=amount;Price=price;Total_value=price*amount;

}

……}；//类声明结束第22页/共34页//下面注意如何使用：voidmain(){intn;CGoods*pc,*pc1,*pc2;pc=newCGoods(“夏利2000”，10，118000);

//调用三参数构造函数

pc1=newCGoods();//调用缺省构造函数

cout<<’输入商品类数组元素数’<<endl;cin>>n;pc2=newCGoods[n];

//动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数

……

deletepc;deletepc1;delete[]pc2;}第23页/共34页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。第24页/共34页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？第25页/共34页缺省拷贝构造函数：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。

classCGoods{

char*Name;//不同与charName[21]?intAmount;floatPrice;floatTotal_value;public：CGoods(){Name=newchar[21];}

CGoods(CGoods&other){

//缺省拷贝构造内容：

this->Name=other.Name;this->Amount=other.Amount;

this->Price=other.Price;

this->Total_value=other.Total_value;}~CGoods(){deleteName;}//析构函数};//类声明结束什么是浅拷贝？第26页/共34页otherName堆字符串拷贝前堆字符串otherName*thisName

拷贝后

图7.1浅拷贝

对象pcName堆字符串第一个对象堆字符串对象pcName对象pc1Name

两个对象

图7.1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。浅拷贝带来的问题第27页/共34页析构时，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pcName堆字符串拷贝前堆字符串对象pcName对象pc1Name

浅拷贝后

图7.1浅拷贝

第28页/共34页对象pcName堆字符串拷贝前堆字符串对象pcName对象pc1Name

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&other){//自定义拷贝构造

this->Name=newchar[21];strcpy(this->Name,other.Name);this->Amount=other.Amount;this->Price=other.Price;this->Total_value=other.Total_value;}第29页/共34页//学生类定义：classstudent{ char*pName;//指针成员public: student(); student(char*pname); student(student&s);//拷贝构造函数

~student(); student&operator=(student&s);

//拷贝赋值操作符};//缺省构造函数：student::student(){pName=NULL;cout<<“Constructor缺省\n";}[例7.3]定义c