C++動(dòng)態(tài)內(nèi)存

了解動(dòng)態(tài)內(nèi)存在 C++ 中是如何工作的是成為一名合格的 C++ 程序員必不可少的。C++ 程序中的內(nèi)存分為兩個(gè)部分：

• 棧：在函數(shù)內(nèi)部聲明的所有變量都將占用棧內(nèi)存。
• 堆：這是程序中未使用的內(nèi)存编丘，在程序運(yùn)行時(shí)可用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存。
  很多時(shí)候，您無(wú)法提前預(yù)知需要多少內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)某個(gè)定義變量中的特定信息，所需內(nèi)存的大小需要在運(yùn)行時(shí)才能確定矛纹。

在 C++ 中，您可以使用特殊的運(yùn)算符為給定類型的變量在運(yùn)行時(shí)分配堆內(nèi)的內(nèi)存光稼，這會(huì)返回所分配的空間地址或南。這種運(yùn)算符即 new 運(yùn)算符。

如果您不再需要?jiǎng)討B(tài)分配的內(nèi)存空間艾君，可以使用 delete 運(yùn)算符采够，刪除之前由 new 運(yùn)算符分配的內(nèi)存。

new和delete運(yùn)算符

new data-type

在這里冰垄，data-type 可以是包括數(shù)組在內(nèi)的任意內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型蹬癌，也可以是包括類或結(jié)構(gòu)在內(nèi)的用戶自定義的任何數(shù)據(jù)類型。讓我們先來(lái)看下內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型虹茶。例如逝薪，我們可以定義一個(gè)指向 double 類型的指針，然后請(qǐng)求內(nèi)存蝴罪，該內(nèi)存在執(zhí)行時(shí)被分配翼闽。我們可以按照下面的語(yǔ)句使用 new 運(yùn)算符來(lái)完成這點(diǎn)：

double* pvalue  = NULL; // 初始化為 null 的指針
pvalue  = new double;   // 為變量請(qǐng)求內(nèi)存

malloc() 函數(shù)在 C 語(yǔ)言中就出現(xiàn)了，在 C++ 中仍然存在洲炊，但建議盡量不要使用 malloc() 函數(shù)。new 與 malloc() 函數(shù)相比尼啡，其主要的優(yōu)點(diǎn)是暂衡，new 不只是分配了內(nèi)存，它還創(chuàng)建了對(duì)象崖瞭。

在任何時(shí)候狂巢，當(dāng)您覺得某個(gè)已經(jīng)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的變量不再需要使用時(shí)，您可以使用 delete 操作符釋放它所占用的內(nèi)存书聚，如下所示：

delete pvalue;        // 釋放 pvalue 所指向的內(nèi)存

new和malloc有什么不同

new 的功能是在堆區(qū)新建一個(gè)對(duì)象唧领，并返回該對(duì)象的指針藻雌。所謂的【新建對(duì)象】的意思就是，將調(diào)用該類的構(gòu)造函數(shù)斩个，因?yàn)槿绻粯?gòu)造的話胯杭，就不能稱之為一個(gè)對(duì)象。而 malloc 只是機(jī)械的分配一塊內(nèi)存受啥，如果用 mallco 在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的話做个，是不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)用 malloc 不能算是新建了一個(gè)對(duì)象滚局，只能說(shuō)是分配了一塊與該類對(duì)象匹配的內(nèi)存而已居暖，然后強(qiáng)行把它解釋為【這是一個(gè)對(duì)象】，按這個(gè)邏輯來(lái)藤肢，也不存在構(gòu)造函數(shù)什么事太闺。同樣的，用 delete 去釋放一個(gè)堆區(qū)的對(duì)象嘁圈，會(huì)調(diào)用該對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)省骂。用 free 去釋放一個(gè)堆區(qū)的對(duì)象，不會(huì)調(diào)用該對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)丑孩。
做個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)即可明了:

#include <iostream>
#include <malloc.h>

class TEST
{
private:
    int num1;
    int num2;
public:
    TEST()
    {
        num1 = 10;
        num2 = 20;
    }
    void Print()
    {
        std::cout << num1 << " " << num2 << std::endl;
    }
};

int main(void)
{
    // 用malloc()函數(shù)在堆區(qū)分配一塊內(nèi)存空間冀宴，然后用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換將該塊內(nèi)存空間
    // 解釋為是一個(gè)TEST類對(duì)象，這不會(huì)調(diào)用TEST的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
    TEST * pObj1 = (TEST *)malloc(sizeof(TEST));
    pObj1->Print();

    // 用new在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)TEST類的對(duì)象温学，這會(huì)調(diào)用TEST類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
    TEST * pObj2 = new TEST;
    pObj2->Print();

    return 0;
}
/*
運(yùn)行結(jié)果：

-----------------------------
-842150451 -842150451       |
10 20                       |
請(qǐng)按任意鍵繼續(xù). . .         |
-----------------------------

我們可以看到pObj1所指的對(duì)象中略贮，字段num1與num2都是垃圾值
而pObj2所指的對(duì)象中，字段num1與num2顯然是經(jīng)過(guò)了構(gòu)造后的值
*/

智能指針

動(dòng)態(tài)內(nèi)存的使用很容易出現(xiàn)問題仗岖，因?yàn)榇_保在正確的時(shí)間釋放內(nèi)存是極其困難的逃延。有時(shí)候我們會(huì)忘記釋放內(nèi)存，在這種情況下就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄漏轧拄；有時(shí)候在尚有指針引用內(nèi)存的情況下我們就釋放了它揽祥，在這種情況下就會(huì)產(chǎn)生引用非法內(nèi)存的指針。

為了更容易地使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存檩电，新的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了兩種智能指針類型來(lái)管理動(dòng)態(tài)對(duì)象拄丰。智能指針的行為類似常規(guī)指針，重要的區(qū)別是它負(fù)責(zé)自動(dòng)釋放所指向的對(duì)象俐末。新標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供的這兩種智能指針的區(qū)別在于管理底層指針的方式：shared_ptr允許多個(gè)指針指向同一個(gè)對(duì)象料按；unique_ptr則獨(dú)占所指向的對(duì)象。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)還定義了一個(gè)名為weak_ptr的伴隨類卓箫，它是一種弱引用指向shared_ptr所管理的對(duì)象载矿。這三種類型都定義在memory頭文件中。

shred_ptr類

類似vector烹卒，智能指針也是模板闷盔。因此當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)智能指針時(shí)弯洗，必須提供額外的信息——指針可以指向的類型。與vector一樣逢勾，我們?cè)诩饫ㄌ?hào)內(nèi)給出類型牡整，之后是所定義的這種智能指針的名字：

shared_ptr<string> p1;        //shared_ptr,可以指向string
shared_ptr<list<int>> p2;     //shard_ptr,可以指向int的list

默認(rèn)初始化的智能指針中保存著一個(gè)空指針。
智能指針的使用方式與普通指針類似敏沉。解引用一個(gè)智能指針返回它指向的對(duì)象果正。如果在一個(gè)條件判斷中使用智能指針，效果就是檢測(cè)它是否為空：

if(p1 && p1->empty())    //如果p1不為空盟迟，檢查它是否指向一個(gè)空string
  *p1 = "hi";            //若果p1指向一個(gè)空string秋泳，解引用p1，將一個(gè)新值賦予string