C++ 动态内存

深入理解 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。C++ 程序中的内存分为两个部分：

栈 - 在函数内部声明的所有变量都将从栈中占用内存。
堆 - 这是程序的未使用内存，可以在程序运行时动态分配内存。

很多时候，您事先并不知道需要多少内存来存储定义变量中的特定信息，并且所需内存的大小可以在运行时确定。

您可以使用 C++ 中的一个特殊运算符在运行时在堆中为给定类型的变量分配内存，该运算符返回已分配空间的地址。此运算符称为new运算符。

如果您不再需要动态分配的内存，可以使用delete运算符，它将释放之前由 new 运算符分配的内存。

new 和 delete 运算符

以下是一般语法，用于使用new运算符为任何数据类型动态分配内存。

new data-type;

这里，data-type可以是任何内置数据类型，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，然后请求在执行时分配内存。我们可以使用以下语句使用new运算符来做到这一点：

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

如果空闲存储已用完，则内存可能无法成功分配。因此，最好检查 new 运算符是否返回 NULL 指针并采取适当的操作，如下所示：

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

来自 C 的malloc()函数仍然存在于 C++ 中，但建议避免使用 malloc() 函数。new 相对于 malloc() 的主要优势在于，new 不仅分配内存，还构造对象，这是 C++ 的主要目的。

在任何时候，当您认为一个已动态分配的变量不再需要时，您可以使用‘delete’运算符释放它在空闲存储中占用的内存，如下所示：

delete pvalue;        // Release memory pointed to by pvalue

让我们将上述概念组合成以下示例，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述代码，这将产生以下结果：

Value of pvalue : 29495

数组的动态内存分配

假设您想为一个字符数组（即 20 个字符的字符串）分配内存。使用与上面我们使用的相同的语法，我们可以动态分配内存，如下所示。

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

要删除我们刚刚创建的数组，该语句将如下所示：

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

遵循 new 运算符的类似通用语法，您可以为多维数组分配内存，如下所示：

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

但是，释放多维数组内存的语法仍然与上面相同：

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

对象的动态内存分配

对象与简单数据类型没有什么不同。例如，考虑以下代码，我们将使用对象数组来阐明这个概念：

#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;
}

如果您要分配四个 Box 对象的数组，则 Simple 构造函数将被调用四次，类似地，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述代码，这将产生以下结果：

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

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