本文主要是介绍C语言中指针动态内存的申请和释放,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
1. 指针
1.1 指针的含义:
简单来说,指针是存储内存地址的变量。当我们声明了一个指针变量后,使用该指针时系统会根据指针内的地址索引内存块,读取内存内的值。指针因为是用来存地址的,所以一般固定长度为4个字节。void指针指向内存块的指针。
指针的定义示例:
int a=0;int *Pointer_a=&a;
在编写程序时我们可以使用&(引用运算符或地址运算符)获取变量或常量的地址,例如上例中获取a变量地址就是用&a。对于指针来说指针本身存储地址,加上*(解除引用运算符)读取该地址下的值。如上例,Pointer_a存放的就是a的地址,*Pointer_a就是读取a的值。
1.2 指针的运算(++和--):
和数组具有相似之处,指针也可以进行地址运算。
我们可以用指针遍历数组试试:
int Array[5]={1,2,3,4,5};
int *p=Array;//Array存放的为数组的第一个元素的地址
for(int i=0;i<5;i++)
{cout<<"Array["<<i+1<<"]: "<<*p<<endl;p++;
}
2.动态内存分配
2.1使用new和delete动态分配和释放内存:
new可以申请分配一个内存块(申请不一定会成功受限于系统的状态),如果成功则返回指向一个指针,指向分配的内存,否则会出现异常。delete用于释放new所分配的空间,当我们使用new分配的空间不在使用时,一定要及时释放否则会拖慢系统。
动态内存分配示例:
int* p, * p_copy, number = 0;
cout << "请输入需要存放的整数数量:";
cin >> number;
p = new int[number];//根据需要动态分配内存空间
p_copy = p;//存储p的初始地址
cout << "请输入各整数(用空格隔开):";
for (int i = 0; i < number; i++)//输入各整数
{
cin >> *p_copy;
p_copy++;
}
for (int i = 0; i < number; i++)//输出动态分配的空间内的各整数值
{
cout <<"第"<<i+1<<"整数为:"<<*p<<endl;
p++;
}
2.2动态分配内存空间的注意事项:
使用new分配内存空间后没有释放,导致程序运行时间越长系统越慢。要注意在new和delete的配合使用,否则会导致内存泄漏问题。在我们对原本有效的指针使用delete后指针便变为无效指针,此时指针为悬浮指针。还有就是指针在被定义之后没有指向内存空间或存储变量地址,这样的指针也是无效的。对无效指针解除引用程序往往会出现异常。所以,我们可以把指针初始化为NULL,使用前对指针是否有效进行检查。
2.3动态分配内存空间异常处理:
如果在使用new时分配不成功,将使得程序中断,并弹出错误窗口。对此我们可以编写异常处理程序,在分配成功时正常执行,不成功时也能妥善退出。
例如:
try
{int *p=new int [536870911];delete [] p;
}
catch (bad_alloc)
{cout<<"内存分配失败,程序结束"<<endl;
}
或者使用new(nothrow),在分配失败时返回NULL。
例如:
int *p=new(nothrow)int [0x1fffffff];
if(p)//检查p是否为空
{delete [] p;//当p为空时,释放p的内存
}
elsecout<<"内存分配失败,程序退出"<<endl;
C++动态分配内存
1.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)。
堆的概念:
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。
2.堆内存的分配与释放
堆空间申请、释放的方法:
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=&ival;
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、释放说明:
⑴.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。
⑵.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)。
⑶.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。
3.堆空间申请、释放演示:
⑴.用初始化式(initializer)来显式初始化
int *pi=new int(0);
⑵.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。
下面是关于new 操作的说明
⑴.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。
⑵.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)。
⑶.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。
4. 在堆中建立动态一维数组
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。
#include <iostream.h>
#include <string.h>
void main(){
int n;
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=new char[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 ; }
5. 动态一维数组的说明
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。
6.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 * a[2];它里边放了2个int * 型变量 .
int * a[2];
a[0]= new int[3];
a[1]=new int[3];
delete a[0];
delete a[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=new int[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]=new int[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=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;
在堆中建立动态多维数组
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)[30][20] ; //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。
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;
//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 << "Could not allocate. bye ...";
exit(-1);}
for(int j=0;j<m;j++)
{ data[j] = new double[n]; //设置列
if (data[j] == 0)
{ cout << "Could not allocate. Bye ...";
exit(-1);} } //空间申请结束,下为初始化
for (int i=0;i<m;i++)
for (int j=0;j<n;j++) data[i][j]=i*n+j;
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;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);
void de_allocate(double **data){
for (int i=0;i<m;i++) delete[] data[i];
delete[] data;
return; }
通过指针使堆空间,编程中的几个可能问题
⑴.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)……
⑵.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p本身,释放堆空间后,p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。
⑶.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。
⑷.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(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。
编程学习-动态内存分配-基于C++类
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 Name[21];
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);
Amount=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
cout<<’输入商品类数组元素数’<<endl;
cin>>n;
pc2=new CGoods[n];
//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。
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?
什么是浅拷贝
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 Name[21] ?
int Amount;
float Price; float Total_value;
public: CGoods(){Name=new char[21];}
CGoods(CGoods & other){ //缺省拷贝构造内容:
this->Name=other.Name;
this->Amount=other.Amount;
this->Price=other.Price;
this->Total_value="/blog/other.Total_value;}
~CGoods(){delete Name;}//析构函数
}; //类声明结束
浅拷贝带来的问题
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。
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。
深拷贝——自定义拷贝构造
CGoods(CGoods & other){ //自定义拷贝构造
this->Name=new char[21];
strcpy(this->Name,other.Name);
this->Amount=other.Amount;
this->Price=other.Price;
this->Total_value="/blog/other.Total_value;}
例子:定义copy structor和拷贝赋值操作符(copy Assignment Operator)实现深拷贝。
//学生类定义:
class student{
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 "; }
//带参数构造函数:
student::student(char *pname){
if(pName=new char[strlen(pname)+1])
strcpy(pName,pname);
cout <<"Constructor" <<pName<<endl;}
//拷贝构造函数:
student::student(student &s){
if(s.pName!=NULL){
if(pName=new char[strlen(s.pName)+1])
strcpy(pName,s.pName); }
//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" <<pName<<endl;}
//析构函数:
student::~student(){
cout<<"Destructor"<<pName<<endl;
if(pName) delete[ ]pName;} //释放字符串
//拷贝赋值操作符:
student & student::operator=(student &s){
if(pName) delete[ ]pName;
if(s.pName){
if(pName=new char[strlen(s.pName)+1])
strcpy(pName,s.pName);}
else pName=NULL;
cout <<"Copy Assign operator" <<pName<<‘ ’;
return *this;}
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。
C++中free()与delete的区别
1、new/delete是C++的操作符,而malloc/free是C中的函数。
2、new做两件事,一是分配内存,二是调用类的构造函数;同样,delete会调用类的析构函数和释放内存。而malloc和free只是分配和释放内存。
3、new建立的是一个对象,而malloc分配的是一块内存;new建立的对象可以用成员函数访问,不要直接访问它的地址空间;malloc分配的是一块内存区域,用指针访问,可以在里面移动指针;new出来的指针是带有类型信息的,而malloc返回的是void指针。
4、new/delete是保留字,不需要头文件支持;malloc/free需要头文件库函数支持。
我们看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例。
1 class Obj2 {3 public:4 Obj() { cout << "Initialization" << endl; }5 ~Obj() { cout << "Destroy" << endl; }6 void Initialize() { cout << "Initialization" << endl; }7 void Destroy() { cout << "Destroy" << endl; }8 };9
10 void UseMallocFree()
11 {
12 Obj *a = (Obj*)malloc(sizeof(obj));
13 a->Intialize();
14 // ...
15 a->Destroy();
16 free(a);
17 }
18
19 void UseNewDelete()
20 {
21 Obj *a = new Obj;
22 //...
23 delete a;
24 }
类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中,由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。
这只是个例子,不会有人用malloc/free来创建类对象。另外,new和delete配套使用,new[]和delete[]配套使用。
1、new/delete是C++的操作符,而malloc/free是C中的函数。
2、new做两件事,一是分配内存,二是调用类的构造函数;同样,delete会调用类的析构函数和释放内存。而malloc和free只是分配和释放内存。
3、new建立的是一个对象,而malloc分配的是一块内存;new建立的对象可以用成员函数访问,不要直接访问它的地址空间;malloc分配的是一块内存区域,用指针访问,可以在里面移动指针;new出来的指针是带有类型信息的,而malloc返回的是void指针。
4、new/delete是保留字,不需要头文件支持;malloc/free需要头文件库函数支持。
我们看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例。
-
class Obj
-
{
-
public:
-
Obj() { cout << "Initialization" << endl; }
-
~Obj() { cout << "Destroy" << endl; }
-
void Initialize() { cout << "Initialization" << endl; }
-
void Destroy() { cout << "Destroy" << endl; }
-
};
-
void UseMallocFree()
-
{
-
Obj *a = (Obj*)malloc(sizeof(obj));
-
a->Intialize();
-
// ...
-
a->Destroy();
-
free(a);
-
}
-
void UseNewDelete()
-
{
-
Obj *a = new Obj;
-
//...
-
delete a;
-
}
类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中,由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。
这只是个例子,不会有人用malloc/free来创建类对象。另外,new和delete配套使用,new[]和delete[]配套使用。
c的free和c++的delete的区别
首先free对应的是malloc;delete对应的是new;free用来释放malloc出来动态内存,delete用来释放new出来的动态内存空间。
应用的区别为:
1. 数组的时候int *p=(int*)malloc(10*sizeof(int)) 释放的时候 free(p)即可;这是因为编译器对malloc做了一些特殊的处理,以保证可以正确释放内存。而当int *p=new int[10]释放的时候应为delete []p,注意[]的作用说明释放的是一个数组的内存,如果delete p则只是释放的p[0],其余9个int的内存没有释放;这是因为当指明为[]的时候,编译器实际上是做了一个循环来释放这个数组的所有内存。
2. 在类和对象的时候会有很大区别。在使用malloc和free来处理动态内存的时候,仅仅是释放了这个对象所占的内存,而不会调用这个对象的析构函数;使用new和delete就可以既释放对象的内存的同时,调用这个对象的析构函数。
共同之处:
它们都是只把指针所指向的内存释放掉了,并没有把指针本身干掉。在free和delete之后,都需要把指向清理内存的指针置为空,即p=NULL,否则指针指向的内存空间虽然释放了,但是指针p的值还是记录的那块地址,该地址对应的内存是垃圾,p就成了“野指针”。同样会使人认为p是个合法的指针,如果程序较长,我们通常在使用一个指针前会检查p!=NULL,这样就起不到作用了。此时如果再释放p指向的空间,编译器就会报错,因为释放一个已经被释放过的空间是不合法的。而将其置为NULL之后再重复释放就不会产生问题,因为delete一个0指针是安全的。
在这里关于指针和动态申请的内存空间总结如下:
1. 指针消亡了,并不表示它指示的动态内存会自动释放;
2. 动态内存释放掉了,如果这个内存是一个动态对象,则并不表示一定会调用这个对象的析构函数;
动态内存释放掉了,并且调用了析构函数,并不表示指针会消亡或者自动变成了NULL。
这篇关于C语言中指针动态内存的申请和释放的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!