C++ 动态内存

理解C++中动态内存的工作原理对于成为一名优秀的C++程序员至关重要。你的C++程序的内存被分为两部分−

堆栈 − 函数内部声明的所有变量将占用堆栈中的内存。
堆 − 这是程序中未使用的内存，当程序运行时可以用于动态分配内存。

很多时候，你事先不知道需要多少内存来存储特定信息在定义的变量中，所需内存的大小可以在运行时确定。

你可以在堆中为给定类型的变量在运行时分配内存，使用C++中的特殊运算符，该运算符返回分配空间的地址。这个运算符被称为 new 运算符。

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

new和delete运算符

以下是通用语法，用于使用 new 运算符为任何数据类型动态分配内存。

new data-type;

在这里， data-type 可以是任何内置的数据类型，包括数组或任何用户定义的数据类型，包括类或结构体。让我们从内置的数据类型开始。例如，我们可以定义一个指向double类型的指针，然后在执行时请求分配内存。我们可以使用 new 操作符和以下语句来实现这一点：

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

如果使用的自由存储空间已经耗尽，那么可能无法成功分配内存。因此，良好的做法是检查new运算符是否返回空指针，并采取相应的措施，如下所示−

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

C中的 malloc() 函数在C++中仍然存在，但建议避免使用malloc()函数。new的主要优势是，它不仅分配内存，还构造对象，这是C++的主要目的。

在任何时候，当您感觉不再需要动态分配的变量时，您可以使用’ delete ‘运算符释放占据free store中的内存，如下所示−

delete pvalue;        // Release memory pointed to by pvalue

让我们将上述概念放在一起，形成以下示例，以展示’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，将会产生以下结果 –

Value of pvalue : 29495

动态内存分配给数组

考虑你想要为一个字符数组分配内存，即包含20个字符的字符串。使用与上面相同的语法，我们可以动态地分配内存，如下所示。

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

将刚刚创建的数组移除的语句如下所示 –

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

按照与new操作符相似的通用语法，您可以按照以下方式分配多维数组：

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

然而，释放多维数组的内存的语法仍然与上述相同 –

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

为对象动态分配内存

对象与简单数据类型没有区别。例如，考虑以下代码，我们将使用对象数组来说明概念 –

#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;
}

如果您要分配一个包含四个Box对象的数组，那么Simple构造函数将被调用四次，而在删除这些对象时，析构函数也将被调用相同次数。

如果我们编译并运行上面的代码，将会产生以下结果−

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