动态内存分配和深复制ppt课件

1、 动态内存分配动态内存分配本章首先引见程序运转时动态内存分配本章首先引见程序运转时动态内存分配dynamic dynamic memory allocationmemory allocation的概念与方法。到目前为止，本的概念与方法。到目前为止，本教材引见的程序设计中，变量和对象在内存中的分配都教材引见的程序设计中，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，如数组必需大开小用，指针必需指向一个曾经存在便，如数组必需大开小用，指针必需指向一个曾经存在的变量或对象。动态内存分配处理了这个问题。本章将的变量或对象。

2、动态内存分配处理了这个问题。本章将进一步讨论拷贝构造函数。进一步讨论拷贝构造函数。 堆内存分配堆内存分配 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放 堆对象与构造函数堆对象与构造函数 浅拷贝与深拷贝浅拷贝与深拷贝 C/C+C/C+定义了定义了4 4个内存区间：代码区，个内存区间：代码区，全局变量与静态变量区，部分变量区全局变量与静态变量区，部分变量区即栈区，动态存储区，即堆即栈区，动态存储区，即堆heapheap区或自在存储区区或自在存储区free storefree store。通常定义变量或对象，编译器在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编译时都可以根据该变量或对象的类型知

3、道所需内存空间的大小，从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的存储空间。这种内存分配称为静态存储分配存储分配有些操作对象只需在程序运转时才干有些操作对象只需在程序运转时才干确定，这样编译器在编译时就无法为确定，这样编译器在编译时就无法为他们预定存储空间，只能在程序运转他们预定存储空间，只能在程序运转时，系统根据运转时的要求进展内存时，系统根据运转时的要求进展内存分配，这种方法称为动态存储分配。分配，这种方法称为动态存储分配。一切动态存储分配都在堆区中进展。一切动态存储分配都在堆区中进展。 堆内存的分配与

4、释放堆内存的分配与释放当程序运转到需求一个动态分配的变量或对象时，必需向系统恳求获当程序运转到需求一个动态分配的变量或对象时，必需向系统恳求获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。当不再运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。当不再运用该变量或对象时，也就是它的生命终了时，要显式释放它所占用的存用该变量或对象时，也就是它的生命终了时，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展再次分配，做到反复运用有限的贮空间，这样系统就能对该堆空间进展再次分配，做到反复运用有限的资源。资源。在在C+中，恳求和释放堆中分配的存贮空间，分别运用中，恳求和释放堆中分配的

5、存贮空间，分别运用new和和delete的的两个运算符来完成，其运用的格式如下：两个运算符来完成，其运用的格式如下：指针变量名指针变量名=new 类型名类型名(初始化式初始化式)；delete 指针名指针名;new运算符前往的是一个指向所分配类型变量对象的指针。对所运算符前往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，都是经过该指针来间接操作的，而动态创建的对象创建的变量或对象，都是经过该指针来间接操作的，而动态创建的对象本身没有名字。本身没有名字。 堆内存的分配与释放普通定义变量和对象时要用标识符命名，称命名对象，而动普通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

6、无名对象态的称无名对象( (请留意与栈区中的暂时对象的区别，两者完请留意与栈区中的暂时对象的区别，两者完全不同：生命期不同，操作方法不同，暂时变量对程序员是全不同：生命期不同，操作方法不同，暂时变量对程序员是透明的透明的) )。堆区是不会自动在分配时做初始化的包括清零，。堆区是不会自动在分配时做初始化的包括清零，所以必需用初始化式所以必需用初始化式(initializer)(initializer)来显式初始化。来显式初始化。newnew表达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。从堆区分配对象时，始化该对象。从堆

7、区分配对象时，newnew表达式调用库操作符表达式调用库操作符new()new()。例如：。例如： int int * *pi=new int(0);pi=new int(0);它与以下代码序列大体等价：它与以下代码序列大体等价：int ival=0;int ival=0;int int * *pi=&ival;pi=&ival;只是只是pipi如今所指向的变量是由库操作符如今所指向的变量是由库操作符new()new()分配的，位于程分配的，位于程序的堆区中，并且该对象未命名。序的堆区中，并且该对象未命名。 堆内存的分配与释放堆堆i下面看演示：下面看演示：用初始化式用初始化式(

8、initializer)(initializer)来显式初始化来显式初始化 int int * *pi=new int(0);pi=new int(0);当当pipi生命周期终了时，生命周期终了时，必需释放必需释放pipi所指向的目的：所指向的目的： delete pi; delete pi;留意这时释放了留意这时释放了pipi所指的目的的内存空间，也就是撤销了所指的目的的内存空间，也就是撤销了该目的，称动态内存释放该目的，称动态内存释放dynamic memory dynamic memory deallocationdeallocation，但指针，但指针pipi本身并没有撤销，它本人依然

9、本身并没有撤销，它本人依然存在，该指针所占内存空间并未释放。存在，该指针所占内存空间并未释放。 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放对于数组进展动态分配的格式为：对于数组进展动态分配的格式为：指针变量名指针变量名=new =new 类型名类型名 下标表达式下标表达式;delete delete 指向该数组的指针变量名指向该数组的指针变量名; ;两式中的方括号是非常重要的，两者必需配对运两式中的方括号是非常重要的，两者必需配对运用，假设用，假设deletedelete语句中少了方括号，因编译器以语句中少了方括号，因编译器以为该指针是指向数组第一个元素的指针，会产生为该指针是指向数组第一个元素的指

10、针，会产生回收不彻底的问题只回收了第一个元素所占空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，间，加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收整个数组。回收整个数组。delete delete 的方括号中不需求填的方括号中不需求填数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽略。略。请留意请留意“下标表达式不是常量表达式，即它的值下标表达式不是常量表达式，即它的值不用在编译时确定，可以在运转时确定。不用在编译时确定，可以在运转时确定。 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放【例【例7.1】动态数组的建立与撤销】动态数组的建立与

11、撤销#include #include void main()int n;char *pc;cout请输入动态数组的元素个数请输入动态数组的元素个数n; /在运转时确定，可输入在运转时确定，可输入17pc=new charn; /恳求恳求17个字符可装个字符可装8个汉字和一个终了符的内存空间个汉字和一个终了符的内存空间strcpy(pc,堆内存的动态分配堆内存的动态分配);coutpcendl;delete pc;/释放释放pc所指向的所指向的n个字符的内存空间个字符的内存空间return ; 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放动态分配数组有三个特点：动态分配数组有三个特点：变量变量n在编译

12、时没有确定的值，而是在运转中输入，按运在编译时没有确定的值，而是在运转中输入，按运转时所需分配堆空间，这一点是动态分配的优点，可抑转时所需分配堆空间，这一点是动态分配的优点，可抑制数组制数组“大开小用的弊端，在表、排序与查找中的算大开小用的弊端，在表、排序与查找中的算法，假设用动态数组，通用性更佳。法，假设用动态数组，通用性更佳。delete pc是将是将n个个字符的空间释放，而用字符的空间释放，而用delete pc那么只释放了一个字符那么只释放了一个字符的空间；的空间；假设有一个假设有一个char *pc1，令，令pc1=p，同样可用，同样可用delete pc1来来释放该空间。虽然释放该

13、空间。虽然C+不对数组作边境检查，但在堆空不对数组作边境检查，但在堆空间分配时，对数组分配空间大小是纪录在案的。间分配时，对数组分配空间大小是纪录在案的。没有初始化式没有初始化式initializer，不可对数组初始化。，不可对数组初始化。 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放多维数组动态分配：多维数组动态分配：new 类型名类型名下标表达式下标表达式1 下标表达式下标表达式2;建立一个动态三维数组建立一个动态三维数组float (*cp)3020 ; /指向一个指向一个30行行20列数组列数组的指针的指针cp=new float 15 30 20; /建立由建立由15个个30*20数组组成的

14、数组；数组组成的数组；留意留意cp等效于三维数组名，但没有指出其边境，即等效于三维数组名，但没有指出其边境，即最高维的元素数量，就像指向字符的指针即等效一最高维的元素数量，就像指向字符的指针即等效一个字符串个字符串,不要把指向字符的指针，说成指向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。的指针。这与数组的嵌套定义相一致。 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放比较：比较：float(*cp) 30 20; /三级指针；三级指针；float (*bp) 20; /二级指针；二级指针；cp=new float 1 20 30;bp=new float 30 20;两

15、个数组都是由两个数组都是由600个浮点数组成，前者是只需个浮点数组成，前者是只需一个元素的三维数组，每个元素为一个元素的三维数组，每个元素为30行行20列的二列的二维数组，而另一个是有维数组，而另一个是有30个元素的二维数组，每个元素的二维数组，每个元素为个元素为20个元素的一维数组。删除这两个动态个元素的一维数组。删除这两个动态数组可用下式：数组可用下式：delete cp; /删除释放三维数组；删除释放三维数组；delete bp; /删除释放二维数组；删除释放二维数组； 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放【例】【例】 动态创建和删除一个动态创建和删除一个m*n个元素的数组。采用指针数组

16、方式来个元素的数组。采用指针数组方式来完成二维数组的动态创建。完成二维数组的动态创建。const int m=4; /行数行数const int n=6; /列数列数先看二维数组的动态创建：先看二维数组的动态创建：void main() double *data; /假设改成假设改成 double (*data) n;后面如何改动后面如何改动 data = new double*m; /设置行设置行 if (data ) = 0) cout Couuld not allocate. Bye .;return; for(int j=0;jm;j+) dataj = new doublen; /设

17、置列设置列 if (dataj = 0) cout Couuld not allocate. Bye .;return; for (int i=0;im;i+) for (int j=0;jn;j+) dataij=i*n+j;/初始化数组元素初始化数组元素 coutdataijendl; de_allocate(data); return; 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放再看二维数组的撤销与内存释放：再看二维数组的撤销与内存释放：void de_allocate(double *data) for (int i=0;im;i+) delete datai; /留意撤销次序，先列后行，与

18、设置相反留意撤销次序，先列后行，与设置相反 delete data; 指针运用的几个问题：指针运用的几个问题：动态分配失败。前往一个空指针动态分配失败。前往一个空指针NULL，表示发生，表示发生了异常，堆资源缺乏，分配失败。了异常，堆资源缺乏，分配失败。指针删除与堆空间释放。删除一个指针指针删除与堆空间释放。删除一个指针pdelete p;实践实践意思是删除了意思是删除了p所指的目的变量或对象等，释放了它所占的堆空所指的目的变量或对象等，释放了它所占的堆空间，而不是删除本身，释放堆空间后，成了空悬指针。间，而不是删除本身，释放堆空间后，成了空悬指针。 堆内存的分配与释放堆内存的分配与释放内存走

19、漏内存走漏memory leak和反复释放。和反复释放。new与与delete 是配对运用的，是配对运用的， delete只能释放堆空间。假设只能释放堆空间。假设new前往的指针值丧失，那么所分配的堆空间无法回收，前往的指针值丧失，那么所分配的堆空间无法回收，称内存走漏，同一空间反复释放也是危险的，由于该空间称内存走漏，同一空间反复释放也是危险的，由于该空间能够已另分配，所以必需妥善保管能够已另分配，所以必需妥善保管new前往的指针，以保前往的指针，以保证不发生内存走漏，也必需保证不会反复释放堆内存空间。证不发生内存走漏，也必需保证不会反复释放堆内存空间。动态分配的变量或对象的生命期。无名对象

20、的生命期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前往后仍可运用。我们也称堆空间为自在空间象在函数前往后仍可运用。我们也称堆空间为自在空间free store就是这个缘由。但必需记住释放该对象所就是这个缘由。但必需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。释放是一件很容易失控的事，往往会出错。 堆对象与构造函数堆对象与构造函数 经过经过new建立的对象要调用构造函数，经过建

21、立的对象要调用构造函数，经过delete删除对象删除对象也要调用析构函数。也要调用析构函数。CGoods *pc;pc=new CGoods; /分配堆空间，并构造一个无名的分配堆空间，并构造一个无名的CGoods对象；对象；.delete pc; /先析构，然后将内存空间前往给堆；先析构，然后将内存空间前往给堆； 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，所以除非程序终了，堆对象无名对象的生命期不会到期，并且需求显式终了，堆对象无名对象的生命期不会到期，并且需求显式地用地用delete语句析构堆对象，上面的堆对象在执行语句析构堆对象，上面的堆

22、对象在执行delete语句时，语句时，C+自动调用其析构函数。自动调用其析构函数。正由于构造函数可以有参数，所以正由于构造函数可以有参数，所以new后面类后面类class类型也可类型也可以有参数。这些参数即构造函数的参数。但对创建数组，那么以有参数。这些参数即构造函数的参数。但对创建数组，那么无参数，并只调用缺省的构造函数。见下例类阐明：无参数，并只调用缺省的构造函数。见下例类阐明：堆对象与构造函数堆对象与构造函数class CGoods char Name21; int Amount; float Price; float Total_value;public: CGoods(); /缺省构

23、造函数。缺省构造函数。 /因已有构造函数，系统不会自动生成，必需显式阐明。因已有构造函数，系统不会自动生成，必需显式阐明。 CGoods(char* name,int amount ,float price) strcpy(Name,name); Amount=amount; Price=price; Total_value=price*amount; ;堆对象与构造函数堆对象与构造函数下面留意如何运用：下面留意如何运用：void main() int n; CGoods *pc,*pc1,*pc2; pc=new CGoods(“夏利夏利2000，10，118000); /调用三参数构造函数

24、调用三参数构造函数 pc1=new CGoods(); /调用缺省构造函数调用缺省构造函数 cout“输入商品类数组元素数输入商品类数组元素数n; pc2=new CGoodsn; /动态建立数组，不能初始化，调用动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数次缺省构造函数 delete pc; delete pc1; delete pc2;堆对象与构造函数堆对象与构造函数这里再次强调：由堆区创建对象数这里再次强调：由堆区创建对象数组，只能调用缺省的构造函数，不能调组，只能调用缺省的构造函数，不能调用其他任何构造函数。假设没有缺省的用其他任何构造函数。假设没有缺省的构造函数，那么不能创建堆区的

25、对象数构造函数，那么不能创建堆区的对象数组。组。浅拷贝与深拷贝浅拷贝与深拷贝 缺省拷贝构造函数，可用一个类对象初始化另一个缺省拷贝构造函数，可用一个类对象初始化另一个类对象，称为缺省的按成员拷贝，而不是对整个类对象类对象，称为缺省的按成员拷贝，而不是对整个类对象的按位拷贝。这称为浅拷贝。的按位拷贝。这称为浅拷贝。 P堆对堆对象象堆对堆对象象PP 图图1 浅拷贝浅拷贝 拷贝前拷贝后拷贝后 浅拷贝与深拷贝浅拷贝与深拷贝假设类中有一个数据成员为指针，假设类中有一个数据成员为指针，该类的一个对象该类的一个对象obj1中的这个指针中的这个指针p，指向了动态分配的一个堆对象，参指向了动态分配的一个堆对象，

26、参见图见图1拷贝前，假设用拷贝前，假设用obj1按成员按成员拷贝了一个对象拷贝了一个对象obj2，这时，这时obj2.p也也指向同一个堆对象。当析构时，如用指向同一个堆对象。当析构时，如用缺省的析构函数，那么动态分配的堆缺省的析构函数，那么动态分配的堆对象不能回收。假设在析构函数中有对象不能回收。假设在析构函数中有“delete p;语句，那么假设先析构函语句，那么假设先析构函数数obj1时，堆对象曾经释放，以后再时，堆对象曾经释放，以后再析构析构obj2时出现了二次释放的问题。时出现了二次释放的问题。这时就要重新定义拷贝的构造函数，这时就要重新定义拷贝的构造函数，给每个对象独立分配一个堆对象

27、，称给每个对象独立分配一个堆对象，称深拷贝。这时先拷贝对象主体，再为深拷贝。这时先拷贝对象主体，再为obj2分配一个堆对象，最后用分配一个堆对象，最后用obj1的的堆对象拷贝堆对象拷贝obj2的堆对象。的堆对象。 堆对堆对象象PP堆对堆对象象 图图2 深拷贝深拷贝 浅拷贝与深拷贝浅拷贝与深拷贝例例7.3定义拷贝定义拷贝copy structor和拷贝赋值操作符和拷贝赋值操作符copy Assignment Operator实现深拷贝。实现深拷贝。 学生类定义：学生类定义：class studentchar *pName; /指针成员指针成员public:student();student(char *pname);student(student &s); /拷贝构造函数拷贝构造函数student();student & operator=(student &s); /拷贝赋值操作符拷贝赋值操作符;缺省构造函数：缺省构造函数：student:student()coutConstru