第七章前态角存分配 本章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。本章将进一步讨论拷贝构造函数;还要学 习有关数据结构的链表和栈的基本知识、算法和应用。 71堆内存分配 72链表与链表的基本操作 73栈的概念和应用
第七章 动态内存分配 本章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。本章将进一步讨论拷贝构造函数；还要学 习有关数据结构的链表和栈的基本知识、算法和应用。 7.1 堆内存分配 7.2 链表与链表的基本操作 7.3 栈的概念和应用
7.1惟向存分配 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)。 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 有些操作对象只有在程序运行时才能确定,这 样编译器在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。 心画
7.1 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）。 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 有些操作对象只有在程序运行时才能确定，这 样编译器在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
7.1.1帷向存的分配与放 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。 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,其使用的格式如下: 指针变量名=new类型名(初始化式); delete指针名; 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。 心
7.1.1 堆内存的分配与释放 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。 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，其使用的格式如下： 指针变量名=new 类型名(初始化式)； delete 指针名; 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
7.1.1堆角存的分配与放 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)。堆区是不会自动在分配时做初始化的(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。从堆区分配对象时,new表达式调用库操 作符new(。例如: int *pi=new int(o; 它与下列代码序列大体等价: int ival=O int *pi=&ival; 只是pi现在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。 心画
7.1.1 堆内存的分配与释放 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)。堆区是不会自动在分配时做初始化的（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。从堆区分配对象时，new表达式调用库操 作符new()。例如： int *pi=new int(0); 它与下列代码序列大体等价： int ival=0; int *pi=&ival; 只是pi现在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
71.1惟向存的分配局 下面看演示 1.用初始化式( initia1izer)来显式初始化 堆 int *pi=new int (O) 2.当p生命周期结束时, Pi 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p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。 心画
7.1.1 堆内存的分配与释放 堆 Ｐi ０ 下面看演示： １．用初始化式(initializer)来显式初始化 int *pi=new int(0); ２．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
7.1.1惟向存的分配与料放 对于数组进行动态分配的格式为 指针变量名=new类型名[下标表达式]; delete[]指向该数组的指针变量名; 两式中的方括号是非常重要的,两者必须配对使用, 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指针,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。 请注意“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。 心画
7.1.1 堆内存的分配与释放 对于数组进行动态分配的格式为： 指针变量名 = new 类型名[下标表达式]; delete [ ] 指向该数组的指针变量名; 两式中的方括号是非常重要的，两者必须配对使用， 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指针，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。 请注意“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
7.1,1堆角存的分配与释效 动态数组的建立与撤销 #include include void maino o int n; char pcr cout≤2 ni /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 < endli delete[]pc;//释放pc所指向的n个字符的内存空间 return i } 心画
7.1.1 堆内存的分配与释放 动态数组的建立与撤销 #include #include void main() { int n; char *pc; cout > 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 ; }
7.1.1堆向存的分配与释放 动态分配数组有三个特点 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。 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),不可对动态数组进行初始 化。 心
7.1.1 堆内存的分配与释放 动态分配数组有三个特点： 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。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），不可对动态数组进行初始 化
7.1.1惟角存的分配与放 指针使用的几个问题: 1.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。 2.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。 3.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 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( 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 件很容易失控的事,往往会出错。 心画
7.1.1 堆内存的分配与释放 指针使用的几个问题： １．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。 ２．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。 ３．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。 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（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
712堆对象与构造画飘 通过neW建立的对象要调用构造函数,通过 delete删 除对象也要调用析构函数。例如: GOods *pci 定义一个物资类的指针 pc≡ new GOods}/分配堆空间,并构造一个无名的 GOods对象,并调用构造函数; ■■■■■■■ delete pci ∥/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十+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 心画
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。例如： CGoods *pc; // 定义一个物资类的指针 pc = new CGoods; //分配堆空间，并构造一个无名的 CGoods 对象，并调用构造函数； ……. 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：