C语言的内存分配.ppt

动态内存分配 首先介绍程序运行时动态内存分配（dynamic memory allocation）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 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 的变量或对象。动态内存分配解决了这个问题。 堆内存分配 C/C+定义了4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 区，即堆（heap）区或自由存储区（free store）。 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 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 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=new int(0); 它与下列代码序列大体等价： 2、int ival=0, *pi= 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 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 堆 i 用初始化式(initializer)来显式初始化 int *pi=new int(0); 当pi生命周期结束时， 必须释放pi所指向的目标： delete pi; 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（dynamic memory deallocation），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 下面是关于new 操作的说明 n1、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)。 n3、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。 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 #include #include void main() int n; char *pc; coutn; /n在运行时确定，可输入17 pc=new charn; /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 n#include ndouble TriangleArea( ) n n int i; n double dTArea; n7 double* pds = new double5; n8 if (!pds) n9 cout pdsi; n pds0+=pdsi/2; n n pds4= pds0; n for(i=1;i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)3020 ; /指向一个30行20列数组 /的指针，指向二维数组的指针 cp=new float 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 float(*cp) 30 20; /三级指针； float (*bp) 20; /二级指针； cp=new float 1 20 30; bp=new float 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 const int m=4,n=6; /行列数 /1、先看二维数组的动态创建： void main() double *data; data = new double*m; /申请行 if (data ) = 0) cout n; pc2=new CGoodsn; /动态建立数组，不能初始化，调用n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： 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。 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？ 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。 class CGoods char *Name; /不同与char Name21 ? int Amount; float Price; float Total_value; public： CGoods()Name=new char21; CGoods(CGoods this-Amount=other.Amount; this-Price=other.Price; this-Total_value=other.Total_value; CGoods()delete Name;/析构函数 ; /类声明结束 什么是浅拷贝 ？ other Name堆字 符串 拷贝前 堆 字 符 串 other Name *this Name 拷贝后 图7.1 浅拷贝 对象pc Name堆 字 符 串 第一个对象 堆 字 符 串 对象pc Name 对象pc1 Name 两个对象 图7.1 浅拷贝 void main() CGoods pc; /调用缺省构造函数 CGoods pc1(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 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“delete Name;”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pc Name堆字 符串 拷贝前 堆 字 符 串 对象pc Name 对象pc1 Name 浅拷贝后 图7.1 浅拷贝 对象pc Name堆字 符串 拷贝前 堆字符串 对象pc Name 对象pc1 Name 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 strcpy(this-Name,other.Name); this-Amount=other.Amount; this-Price=other.Price; this-Total_value=other.Total_value; /学生类定义： class student char *pName; /指针成员 public: student(); student(char *pname); student(student /拷贝构造函数 student(); student /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copy structor 和拷贝赋值操作符 (copy Assignment Operator）实现深 拷贝。 /带参数构造函数： student:student(char *pname) if(pName=new charstrlen(pname)+1) strcpy(pName,pname); cout “Constructor“ pNameendl; /拷贝构造函数： student:student(student /加1不可少，否则串结束符冲了其他信息，析构会出错！ else pName=NULL; cout “Copy Constructor“ pNameendl; /析构函数： student:student() cout“Destructor“pNameendl; if(pName) delete pName; /释放字符串 /拷贝赋值操作符： student /*如原来已分配，应 先撤销，再重分