一文搞懂C++ 動態內存

瞭解動態內存在 C++ 中是如何工作的是成為一名合格的 C++ 程序員必不可少的。C++ 程序中的內存分為兩個部分：

• 棧：在函數內部聲明的所有變量都將佔用棧內存。

• 堆：這是程序中未使用的內存，在程序運行時可用於動態分配內存。
  

很多時候，您無法提前預知需要多少內存來存儲某個定義變量中的特定信息，所需內存的大小需要在運行時才能確定。

在 C++ 中，您可以使用特殊的運算符為給定類型的變量在運行時分配堆內的內存，這會返回所分配的空間地址。這種運算符即new 運算符。

如果您不再需要動態分配的內存空間，可以使用 delete 運算符，刪除之前由 new 運算符分配的內存。

new 和 delete 運算符
 

下面是使用 new 運算符來為任意的數據類型動態分配內存的通用語法：

new data-type;

在這裡，data-type 可以是包括數組在內的任意內置的數據類型，也可以是包括類或結構在內的用戶自定義的任何數據類型。讓我們先來看下內置的數據類型。例如，我們可以定義一個指向 double 類型的指針，然後請求內存，該內存在執行時被分配。我們可以按照下面的語句使用 new 運算符來完成這點：

  double* pvalue = NULL; // 初始化為 null 的指針  pvalue = new double;  // 為變量請求內存

如果自由存儲區已被用完，可能無法成功分配內存。所以建議檢查 new 運算符是否返回 NULL 指針，並採取以下適當的操作：

  double* pvalue = NULL;  if( !(pvalue = new double ))  {    cout << "Error: out of memory." <<endl;    exit(1);     }

malloc() 函數在 C 語言中就出現了，在 C++ 中仍然存在，但建議儘量不要使用 malloc() 函數。new 與 malloc() 函數相比，其主要的優點是，new 不只是分配了內存，它還創建了對象。

在任何時候，當您覺得某個已經動態分配內存的變量不再需要使用時，您可以使用 delete 操作符釋放它所佔用的內存，如下所示：

  delete pvalue;    // 釋放 pvalue 所指向的內存

下面的實例中使用了上面的概念，演示瞭如何使用 new 和 delete 運算符：

實例

  #includeusing namespace std;     int main ()  {    double* pvalue = NULL; // 初始化為 null 的指針    pvalue = new double;  // 為變量請求內存       *pvalue = 29494.99;   // 在分配的地址存儲值    cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;       delete pvalue;     // 釋放內存       return 0;  }

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Value of pvalue : 29495

數組的動態內存分配

假設我們要為一個字符數組（一個有 20 個字符的字符串）分配內存，我們可以使用上面實例中的語法來為數組動態地分配內存，如下所示：

  char* pvalue = NULL;  // 初始化為 null 的指針  pvalue = new char[20]; // 為變量請求內存

要刪除我們剛才創建的數組，語句如下：

  delete [] pvalue;    // 刪除 pvalue 所指向的數組

下面是 new 操作符的通用語法，可以為多維數組分配內存，如下所示：

一維數組

  // 動態分配,數組長度為 m  int *array=new int [m];     //釋放內存  delete [] array;

二維數組

  int **array  // 假定數組第一維長度為 m， 第二維長度為 n  // 動態分配空間  array = new int *[m];  for( int i=0; i<m; i++ )  {    array[i] = new int [n] ;  }  //釋放  for( int i=0; i<m; i++ )  {    delete [] array[i];  }  delete [] array;

二維數組實例測試：

實例

  #includeusing namespace std;     int main()  {    int **p;      int i,j;  //p[4][8]     //開始分配4行8列的二維數據      p = new int *[4];    for(i=0;i<4;i++){      p[i]=new int [8];    }       for(i=0; i<4; i++){      for(j=0; j<8; j++){        p[i][j] = j*i;      }    }      //打印數據      for(i=0; i<4; i++){      for(j=0; j<8; j++)         {          if(j==0) cout<<endl;          cout<<p[i][j]<<"	";        }    }      //開始釋放申請的堆      for(i=0; i<4; i++){      delete [] p[i];      }    delete [] p;      return 0;  }

三維數組

  int ***array;  // 假定數組第一維為 m， 第二維為 n， 第三維為h  // 動態分配空間  array = new int **[m];  for( int i=0; i<m; i++ )  {    array[i] = new int *[n];    for( int j=0; j<n; j++ )    {      array[i][j] = new int [h];    }  }  //釋放  for( int i=0; i<m; i++ )  {    for( int j=0; j<n; j++ )    {      delete[] array[i][j];    }    delete[] array[i];  }  delete[] array;

三維數組測試實例：

實例

  #includeusing namespace std;     int main()  {      int i,j,k;  // p[2][3][4]        int ***p;    p = new int **[2];     for(i=0; i<2; i++)     {       p[i]=new int *[3];       for(j=0; j<3; j++)         p[i][j]=new int[4];     }        //輸出 p[i][j][k] 三維數據    for(i=0; i<2; i++)      {      for(j=0; j<3; j++)        {         for(k=0;k<4;k++)        {           p[i][j][k]=i+j+k;          cout<<p[i][j][k]<<" ";        }        cout<<endl;      }      cout<<endl;    }        // 釋放內存    for(i=0; i<2; i++)     {      for(j=0; j<3; j++)       {          delete [] p[i][j];        }      }        for(i=0; i<2; i++)      {          delete [] p[i];      }      delete [] p;     return 0;  }

對象的動態內存分配

對象與簡單的數據類型沒有什麼不同。例如，請看下面的代碼，我們將使用一個對象數組來理清這一概念：

實例

  #includeusing namespace std;     class Box  {    public:     Box() {        cout << "調用構造函數！" <<endl;      }     ~Box() {        cout << "調用析構函數！" <<endl;      }  };     int main( )  {    Box* myBoxArray = new Box[4];       delete [] myBoxArray; // 刪除數組    return 0;  }

如果要為一個包含四個 Box 對象的數組分配內存，構造函數將被調用 4 次，同樣地，當刪除這些對象時，析構函數也將被調用相同的次數（4次）。

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

調用構造函數！
 調用構造函數！
 調用構造函數！
 調用構造函數！
 調用析構函數！
 調用析構函數！
 調用析構函數！
 調用析構函數！