C语言的内存分配详解课件

动态内存分配首先介绍程序运行时动态内存分配（dynamicmemoryallocation）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（freestore）。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０Ｐi１．用初始化式(initializer)来显式初始化int*pi=newint(0);２．当pi生命周期结束时，必须释放pi所指向的目标：

deletepi;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（dynamicmemorydeallocation），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。

#include<iostream.h>#include<string.h>voidmain(){ intn; char*pc; cout<<"请输入动态数组的元素个数"<<endl;

cin>>n;

//n在运行时确定，可输入17

pc=newchar[n];//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<<pc<<endl; delete[]pc;//释放pc所指向的n个字符的内存空间 return;}动态一维数组的建立与撤销1.变量n在编译时没有确定的值，而是在运行中输入，按运行时所需分配堆空间，这一点是动态分配的优点，可克服数组“大开小用”的弊端，在表、排序与查找中的算法，若用动态数组，通用性更佳。一定注意：delete[]pc是将n个字符的空间释放，而用deletepc则只释放了一个字符的空间；2.如果有一个char*pc1，令pc1=p，同样可用delete[]pc1来释放该空间。尽管C++不对数组作边界检查，但在堆空间分配时，对数组分配空间大小是纪录在案的。3.没有初始化式（initializer），不可对数组初始化。

动态一维数组的说明动态数组举例(1)（本小题10分）读懂如下程序：#include<iostream.h>#include<math.h>doubleTriangleArea(){inti;doubledTArea;7double*pds=newdouble[5];8if(!pds)9{cout<<"Errormemoryallocation!"<<endl;10return-1;11}pds[0]=0;for(i=1;i<4;i++){cout<<"thesideis:";cin>>pds[i];pds[0]+=pds[i]/2;}pds[4]=pds[0];for(i=1;i<4;i++)pds[0]*=(pds[4]-pds[i]);dTArea=sqrt(pds[0]);23delete[]pds;returndTArea;}voidmain(){doubledArea;dArea=TriangleArea();if(dArea==-1)cout<<"Theprogramfailed!"<<endl;elsecout<<"Theareaoftriangleis"<<dArea<<endl;}读懂各个小题程序，为了便于提问，程序的每行前面加有行号，请对所提的问题作出准确的相应解答。请写出下列问题答案：第7行起何作用？（2分）答：第8-11行可否省去？并说明原因。（2分）答：第23行起何作用？（2分）答：此程序功能是什么？若对三次“thesideis:”提示回答分别为3,4,5，请写出执行结果输出的内容。（4分）答：指针数组一个数组里存放的都是同一个类型的指针，通常我们把他叫做指针数组。比如int*a[2];它里边放了2个int*型变量.int*a[2]；

a[0]=newint[3];

a[1]=newint[3];

deletea[0];

deletea[1];

注意这里是一个数组，不能delete[];

数组指针一个指向一维或者多维数组的指针.int*b=newint[10];指向一维数组的指针b;

注意，这个时候释放空间一定要delete[],否则会造成内存泄露，b就成为了空悬指针int(*b2)[10]=newint[10][10];注意，这里的b2指向了一个二维int型数组的首地址.

注意：在这里，b2等效于二维数组名，但没有指出其边界，即最高维的元素数量，但是它的最低维数的元素数量必须要指定！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。int(*b3)[30][20];

//三级指针――>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=newint[1][20][30];

b2=newint[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；float(*cp)[30][20];//三级指针；float(*bp)[20];//二级指针；cp=newfloat[1][20][30];bp=newfloat[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constintm=4,n=6;

//行列数//1、先看二维数组的动态创建：voidmain(){double**data;

data=newdouble*[m];

//申请行if((data)==0){cout<<"Couldnotallocate.bye...";exit(-1);}for(intj=0;j<m;j++){data[j]=newdouble[n];

//设置列if(data[j]==0){cout<<"Couldnotallocate.Bye...";exit(-1);}}//空间申请结束，下为初始化

for(inti=0;i<m;i++)for(intj=0;j<n;j++)data[i][j]=i*n+j;动态创建和删除一个m*n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。

display(data);//2、二维数组的输出，此处略。//3、再看二维数组的撤销与内存释放：for(inti=0;i<m;i++)delete[]data[i];

//注意撤销次序，先列后行，与设置相反delete[]data;return;}二维数组的内存释放可以做成函数，调用语句de_allocate(data)；voidde_allocate(double**data){for(inti=0;i<m;i++)delete[]data[i];delete[]data;return;}

在VC++平台上演示本例。３．内存泄漏（memoryleak）和重复释放。new与delete是配对使用的，delete只能释放堆空间。如果new返回的指针值丢失，则所分配的堆空间无法回收，称内存泄漏，同一空间重复释放也是危险的，因为该空间可能已另分配，所以必须妥善保存new返回的指针，以保证不发生内存泄漏，也必须保证不会重复释放堆内存空间。４．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象在函数返回后仍可使用。我们也称堆空间为自由空间（freestore）就是这个原因。但必须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，而在函数外释放是一件很容易失控的事，往往会出错。

7.1.2堆对象与构造函数

通过new建立的对象要调用构造函数，通过deletee删除对象也要调用析构函数。CGoods*pc;pc=newCGoods;//分配堆空间，并构造一个无名//的CGoods对象；…….deletepc;//先析构，然后将内存空间返回给堆；

堆对象的生命期并不依赖于建立它的作用域，所以除非程序结束，堆对象（无名对象）的生命期不会到期，并且需要显式地用delete语句析构堆对象，上面的堆对象在执行delete语句时，C++自动调用其析构函数。正因为构造函数可以有参数，所以new后面类（class）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，则无参数，并只调用缺省的构造函数。见下例类说明：//下面注意如何使用：voidmain(){intn;CGoods*pc,*pc1,*pc2;pc=newCGoods(“夏利2000”，10，118000);

//调用三参数构造函数

pc1=newCGoods();//调用缺省构造函数cout<<’输入商品类数组元素数’<<endl;cin>>n;pc2=newCGoods[n];

//动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数

……deletepc;deletepc1;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。otherName堆字符串拷贝前堆字符串otherName*thisName

拷贝后

图7.1浅拷贝

对象pcName堆字符串第一个对象堆字符串对象pcName对象pc1Name

两个对象

图7.1浅拷贝

voidmain(){ CGoodspc;//调用缺省构造函数

CGoodspc1(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“deleteName;”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pcName堆字符串拷贝前堆字符串对象pcName对象pc1Name

浅拷贝后

图7.1浅拷贝

对象pcName堆字符串拷贝前堆字符串对象pcName对象pc1Name

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&other){//自定义拷贝构造

this->Name=newchar[21];strcpy(this->Name,other.Name);this->Amount=other.Amount;this->Price=other.Price;this->Total_value=other.Total_value;}//学生类定义：classstudent{ char*pName;//指针成员public: student(); student(char*pname); student(student&s);//拷贝构造函数 ~student(); student&operator=(student&s);

//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copystructor和拷贝赋值操作符(copyAssignmentOperator）实现深拷贝。

//带参数构造函数：student::student(char*pname){if(pName=newchar[strlen(pname)+1])strcpy(pName,pname);cout<<"Constructor"