C++ 動態記憶體

了解動態內存在 C++ 中是如何運作的是成為合格的 C++ 程式設計師必不可少的。 C++ 程式中的記憶體分為兩個部分：

• 堆疊：在函數內部宣告的所有變數都會佔用堆疊記憶體。

• #堆：這是程式中未使用的內存，在程式運行時可用於動態分配記憶體。

很多時候，您無法提前預知需要多少記憶體來儲存某個定義變數中的特定信息，所需記憶體的大小需要在運行時才能確定。

在 C++ 中，您可以使用特殊的運算子為給定類型的變數在運行時分配堆內的內存，這會傳回所分配的空間位址。這種運算子即 new 運算子。

如果您不需要動態分配內存，可以使用 delete 運算符，刪除先前由 new 運算子分配的記憶體。

new 和delete 運算子

下面是使用new 運算子來為任意的資料類型動態分配記憶體的通用語法：

new data-type;

在這裡，data -type 可以是包括陣列在內的任意內建的資料類型，也可以是包括類別或結構在內的使用者自訂的任何資料類型。讓我們先來看看內建的資料類型。例如，我們可以定義一個指向 double 類型的指針，然後請求內存，該內存在執行時被分配。我們可以按照下面的語句使用 new 運算子來完成這點：

double* pvalue  = NULL; // 初始化为 null 的指针
pvalue  = new double;   // 为变量请求内存

如果自由儲存區已被用完，可能無法成功分配記憶體。所以建議檢查new 運算子是否返回NULL 指針，並採取以下適當的操作：

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

}

malloc() 函數在C 語言中就出現了，在C++ 中仍然存在，但建議盡量不要使用malloc() 函數。 new 與 malloc() 函數相比，其主要的優點是，new 不只是分配了內存，它還創建了物件。

在任何時候，當您覺得某個已經動態分配記憶體的變數不再需要使用時，您可以使用delete 運算子釋放它所佔用的內存，如下所示：

delete pvalue;        // 释放 pvalue 所指向的内存

下面的實例中使用了上面的概念，示範如何使用new 和delete 運算子：

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
   double* pvalue  = NULL; // 初始化为 null 的指针
   pvalue  = new double;   // 为变量请求内存
 
   *pvalue = 29494.99;     // 在分配的地址存储值
   cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;

   delete pvalue;         // 释放内存

   return 0;
}

當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Value of pvalue : 29495

數組的動態內存分配

假設我們要為一個字元數組（一個有20 個字元的字串）分配內存，我們可以使用上面實例中的語法來為數組動態地分配內存，如下所顯示：

char* pvalue  = NULL;   // 初始化为 null 的指针
pvalue  = new char[20]; // 为变量请求内存

要刪除我們剛才建立的數組，語句如下：

delete [] pvalue;        // 删除 pvalue 所指向的数组

下面是new 運算子的通用語法，可以為多維數組分配內存，如下所示：

int ROW = 2;
int COL = 3;
double **pvalue  = new double* [ROW]; // 为行分配内存

// 为列分配内存
for(int i = 0; i < COL; i++) {
    pvalue[i] = new double[COL];
}

釋放多維數組記憶體：

for(int i = 0; i < COL; i++) {
    delete[] pvalue[i];
}
delete [] pvalue;

物件的動態記憶體分配

物件與簡單的資料型別沒有什麼不同。例如，請看下面的程式碼，我們將使用一個物件陣列來理清這個概念：

#include <iostream>
using namespace std;

class Box
{
   public:
      Box() { 
         cout << "调用构造函数！" <<endl; 
      }
      ~Box() { 
         cout << "调用析构函数！" <<endl; 
      }
};

int main( )
{
   Box* myBoxArray = new Box[4];

   delete [] myBoxArray; // Delete array

   return 0;
}

如果要為一個包含四個 Box 物件的數組分配內存，構造函數將被調用 4 次，同樣地，當刪除這些對象時，析構函數也將被調用相同的次數（4次）。

當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

调用构造函数！
调用构造函数！
调用构造函数！
调用构造函数！
调用析构函数！
调用析构函数！
调用析构函数！
调用析构函数！