动态内存分配

在程序运行过程中，堆内存能够被动态地分配，new和delete两个运算符分别用于堆内存的分配和释放。 　　 注意：malloc,free和new ,delete的不同，前者是函数而后者是运算符。new和delete都是单目运算符，new的操作数是一个数据类型，返回为该类型的变量分配的内存块的指针。例如： 　　 int *ptr = new int; 　　 char *str = new char[10]; 　　 上面的两个语句分别分配了存放一个int型变量的内存块及能够存放10个字符的内存块，它实际上就是一个字符数组。 在堆中分配的内存的生存期是由程序员自己控制的，例如7-3： 　　 当Foo返回时，局部变量str被释放，但它所指的内存还在，直到被程序员显式释放为止。 　　 delete运算符用于释放由new运算符分配的内存。delete的操作数是指针，释放该指针所指向的内存。例如： 　　 delete ptr; // 释放ptr指向的内存块 　　 delete [] str; // 释放str数组 注意： 当被释放的内存块是数组时，需要添加[]。如果指针指向的内存不是用new申请的堆内存（例如，该内存在栈中），而用delete释放时，则会产生一个严重的运行错误。如果指针为空（指针值为0或NULL）时，它不指向任何内存单元，释放没有意义，不过，这不会导致程序出错。 　　 下面我们看一个内存动态申请的一个例子7-4： 　　 函数CopyOf的功能是复制字符串，需要注意的是：该函数的名字前有一个*，表示该函数返回值是一个指针。形参是一个指向复制的字符串的指针，函数的返回值是指向已复制的字符串的指针。 　　 （1） string.h是标准的字符串头文件，它包含了许多字符串操作函数的说明，除strcpy、strlen外，还有strcmp、strcat等。 　　 （2） strlen函数是统计字符串中字符的个数（不包括结尾符'{content}'），我们为字符串申请内存时，除要有存放各字符的内存单元外，还要有一个存放结尾符的单元。 　　 （3） 本例中，strcpy函数是把字符串str复制到copy，包括结尾符。 　　 我们知道：局部变量的内存单元是被自动分配和释放的，而用new申请的堆内存需要用delete显式释放。当我们对申请的堆内存不再需要时，就应及时释放。因为内存资源是有限的，如果在程序运行中，申请了许多大的内存块而又没有释放，则有可能使内存资源耗尽。如果程序中存在未被释放的、无用的内存块，我们称之为有内存泄露。内存泄露会导致程序性能降低，甚至崩溃。 在本例中，CopyOf返回指向申请的内存块的指针，在调用函数中，不再需要该内存时，就应及时释放。 　　 顺便提及：函数的返回值也可以是一个指针，如本例的CopyOf函数。带回指针值的函数的一般定义形式是： 　　 数据类型 *函数名(参数表列)； 　　 但是，带回指针值的函数，不能将具有局部作用域的变量的地址返回。例如7-5,定义的函数是错误的： 　　 这是因为value是GetInt函数局部变量，当GetInt函数返回后，value被释放。存放value变量的原内存单元的值是随机的，在调用函数中，并不能根据返回的指针，取回所期望的值。

例7-3 void Foo (void) { 　 char *str = new char[10]; 　 //... }   例7-4 #include <string.h> char *CopyOf (const char *str) { 　 char *copy = new char[strlen(str) + 1]; 　 strcpy(copy, str); 　 return copy; }   例7-5 int *GetInt(char *str) { 　 int value = 20; 　 … 　 return &value }

 

一般来说，程序中的变量可以分为全局变量和局部变量。全局变量是存放在内存中固定的内存单元内，且是在编译时分配的，它们的生命期与应用程序相同。所有的函数都可以使用它们；局部变量是存放在栈里，只有当声明它们的函数被调用的时候才存在，也就是说，内存空间是在运行时才分配的，当该函数返回后，这些变量也就不再存在。假如定义了全局变量： 　　 int x; 　　 double score[50]; 　　 这两个语句被编译的时候，编译器就分别为x分配可存放一个整型数的内存单元，为score分配可存放50个double型数的内存单元。 　　 对于有些变量，它们所需的内存空间无法准确预测，而是在程序运行的时候才能具体确定，比如大小不能事先确定的数组。这类变量的内存空间需要动态分配，它们是存放在称之为堆的内存块中，当然，它们的在堆中存放它们的内存单元地址也只有在分配后才知道。下图给出了指针int *p与堆内存的关系（假定已在堆中分配了内存单元，并给该单元存放了值为20的整数）： 　　 在C++中，用户的应用程序可以在堆中申请内存。但是，与局部变量不同，申请的堆内存不会自动释放。因此，如果申请了堆内存，在用完之后一定要释放，否则造成内存泄露。在C++中，分别用new和delete来分配和释放内存。 　　 运算符new从堆的空闲内存中为程序分配所需内存，并且返回新分配的内存地址。new后面的操作数是我们希望的、在内存中要存放的数据的类型，C++根据这种数据类型来分配内存空间。例如： 　　 char *string; 　　 string=new char[size+1]; 　　 上面的语句通过new命令分配了大小为size+1个字节的内存空间（size为一个int变量），用于存放一个字符串，该内存空间的首地址为string。然后，程序就可以用string访问这段内存。例如： 　　 cout<<string; 　　 表示输出由string寻址的字符串。 　　 delete用于释放由new动态申请的内存。 　　 另外，在进行堆内存分配的时候，我们还可以检测new操作是否成功。如果new不能成功分配所要求的内存空间，则返回NULL，否则返回内存单元的首地址。在用完new操作之后，通常用下面的语句来进行检测： 　　 p=new int; 　　 if(p==NULL) 　　 error("out of memory");