C++ 动态内存

深入了解动态内存在 C++ 中的实际工作原理对于成为一名优秀的 C++ 程序员至关重要。 C++ 程序中的内存分为两部分 -

• 堆栈 − 函数内部声明的所有变量都会从堆栈中占用内存。

• 堆 − 这是程序未使用的内存，可用于在程序运行时动态分配内存。

很多时候，您事先并不知道在定义的变量中存储特定信息需要多少内存，而所需内存的大小可以在运行时确定。

您可以在运行时使用 C++ 中的特殊运算符在堆内为给定类型的变量分配内存，该运算符返回已分配空间的地址。此运算符称为 new 运营商。

如果您不再需要动态分配的内存，您可以使用 delete 运算符，它会释放之前由 new 运算符分配的内存。

新建和删除运算符

使用 new 有以下通用语法 运算符为任何数据类型动态分配内存。

new data-type;

这里，数据类型 可以是任何内置数据类型，包括数组或任何用户定义的数据类型，包括类或结构。让我们从内置数据类型开始。例如，我们可以定义一个指向 double 类型的指针，然后请求在执行时分配内存。我们可以使用 new 具有以下语句的运算符 -

double* pvalue  = NULL; // Pointer initialized with null
pvalue  = new double;   // Request memory for the variable

如果空闲存储已用完，则内存可能未成功分配。因此，检查 new 运算符是否返回 NULL 指针并采取适当的措施是一种很好的做法，如下所示 -

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

malloc() 来自 C 的函数，在 C++ 中仍然存在，但建议避免使用 malloc() 函数。 new 优于 malloc() 的主要优点是 new 不只是分配内存，它构造对象，这是 C++ 的主要目的。

在任何时候，当您觉得不再需要动态分配的变量时，您可以使用“删除”运算符释放它在空闲存储中占用的内存，如下所示 -

delete pvalue;        // Release memory pointed to by pvalue

让我们把上面的概念并形成下面的例子来展示“new”和“delete”是如何工作的 -

#include <iostream>
using namespace std;

int main () {
   double* pvalue  = NULL; // Pointer initialized with null
   pvalue  = new double;   // Request memory for the variable
 
   *pvalue = 29494.99;     // Store value at allocated address
   cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;

   delete pvalue;         // free up the memory.

   return 0;
}

如果我们编译并运行上面的代码，这将产生以下结果 -

Value of pvalue : 29495

数组的动态内存分配

考虑你想为一个字符数组分配内存，即 20 个字符的字符串。使用我们上面使用的相同语法，我们可以动态分配内存，如下所示。

char* pvalue  = NULL;         // Pointer initialized with null
pvalue  = new char[20];       // Request memory for the variable

要删除我们刚刚创建的数组，语句如下所示 -

delete [] pvalue;             // Delete array pointed to by pvalue

按照类似 new 运算符的通用语法，您可以为多维数组分配如下 -

double** pvalue  = NULL;      // Pointer initialized with null 
pvalue  = new double [3][4];  // Allocate memory for a 3x4 array 

但是，多维数组释放内存的语法还是和上面一样 -

delete [] pvalue;            // Delete array pointed to by pvalue

对象的动态内存分配

对象与简单的数据类型没有什么不同。例如，考虑以下代码，我们将使用对象数组来阐明概念 -

#include <iostream>
using namespace std;

class Box {
   public:
      Box() { 
         cout << "Constructor called!" <<endl; 
      }
      ~Box() { 
         cout << "Destructor called!" <<endl; 
      }
};
int main() {
   Box* myBoxArray = new Box[4];
   delete [] myBoxArray; // Delete array

   return 0;
}

如果你要分配一个包含四个 Box 对象的数组，Simple 构造函数将被调用四次，同样，在删除这些对象时，析构函数也将被调用相同的次数。

如果我们编译并运行上面的代码，这将产生以下结果 -

Constructor called!
Constructor called!
Constructor called!
Constructor called!
Destructor called!
Destructor called!
Destructor called!
Destructor called!