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1、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
2、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
3、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
4、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、
5、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。,1、申请数组空间：指针变量名=new 类型名下标表达式;注意：
6、“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17pc=new charn;/申请17个
7、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”);/coutpcendl;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delete pc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
8、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#include double TriangleArea()int i;double dTArea;7 double*pds=new double5;8 if(!pds)9 cout pdsi;pds0+=pdsi/2;pds4=pds0;for(i=1;i4;i+)pds0*=(pds4-pdsi);dTArea=sqrt(pds0);23 delete pds;return dTArea;
9、,void main()double dArea;dArea=TriangleArea();if(dArea=-1)cout The program failed!endl;else cout The area of triangle is dAreaendl;,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“the side is:”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：,
10、指针数组和数组指针,指针类型:(1)int*ptr;/指针所指向的类型是int(2)char*ptr;/指针所指向的的类型是char(3)int*ptr;/指针所指向的的类型是int*（也就是一个int*型指针）(4)int(*ptr)3;/指针所指向的的类型是int()3/二维指针的声明,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*a2;它里边放了2个int*型变量.int*a2；a0=new int3;a1=new int3;delete a0;delete a1;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
11、.int*b=new int10;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=new int1010;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=new int 1 20 30;b2=new int
12、 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;/
13、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
14、(data)=0)cout Could not allocate.bye.;exit(-1);for(int j=0;jm;j+)dataj=new doublen;/设置列 if(dataj=0)cout Could not allocate.Bye.;exit(-1);/空间申请结束，下为初始化 for(int i=0;im;i+)for(int j=0;jn;j+)dataij=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(int i=0
15、;im;i+)delete datai;/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)；void de_allocate(double*data)for(int i=0;im;i+)delete datai;delete data;return;在VC+平台上演示本例。,动态分配失败。返回一个空指针（NULL），表示发生了异常，堆资源不足，分配失败。data=new double*m;/申请行 if(data)=0)指针删除与堆空间释放。删除一个指针p（delete p;）实际意思是删除了p
16、所指的目标（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，不能再通过p使用该空间，在重新给p赋值前，也不能再直接使用p。,通过指针使堆空间，编程 中的几个可能问题,内存泄漏（memory leak）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。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
17、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（free store）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=new CGoods;/分配堆空间，并构造一个无名/的CGoods对象；.delete pc;/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
18、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：,class CGoods char Name21;int Amount;float Price;float Total value;public:CGoods();/缺省构造函数。因已有其他构造函数，系统不会再自动生成缺省构造，必须显式说明。CGoods(char*name,int amount,float price)strcpy(Name,name);A
19、mount=amount;Price=price;Total_value=price*amount;；/类声明结束,/下面注意如何使用：void main()int n;CGoods*pc,*pc1,*pc2;pc=new CGoods(“夏利2000”，10，118000);/调用三参数构造函数 pc1=new CGoods();/调用缺省构造函数 coutn;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；
20、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ch
21、ar Name21?int Amount;float Price;float Total_value;public：CGoods()Name=new char21;CGoods(CGoods/类声明结束,什么是浅拷贝？,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
22、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,/学生类定义：class studentchar*pName;/指针成员public:student();student(char*pname);student(student,/缺省构造函数：student:student()pName=
23、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,/析构函数：student:student()coutDestructorpNameendl;if(pName)delete pName;/释放字符串/拷贝赋值操作符：student 在VC+平台上演示本例。,堆内存是最常用的需要自定义拷贝构造函数的资源，但不是唯一的，如打开文件等也需要。如果类需要析构函数来释放某些资源，则类也需要一个自定义的拷贝构造函数。此时，对象的拷贝就是深拷贝了。,
