动态内存分配

• C++ 中的动态内存分配

  • C++ 通过 new 关键字进行动态内存申请
  • C++ 中的动态内存申请是基于类型的
  • delete 关键字用于内存释放

变量申请：

Type* pointer = new Type;    // 堆空间中单个内存单元申请
// ...
delete pointer               // 释放 pointer 所指向的单个内存单元

数组申请：

Type* pointer = new Type[N]; // 堆空间中连续 N 个内存单元申请
// ...
delete pointer[];            // 释放 pointer 所指向的连续内存单元

示例分析：C++ 中的动态内存分配

#include <stdio.h>

int main()
{
    int* p = new int;
    
    *p = 5;
    *p = *p + 10;
    
    printf("p = %p\n", p);
    printf("*p = %d\n", *p);
    
    delete p;
    
    p = new int[10];
    
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
        p[i] = i + 1;
        
        printf("p[%d] = %d\n",i , p[i]);
    }
    
    delete[] p;

    return 0;
}

输出：
p = 0x99dc008
*p = 15
p[0] = 1
p[1] = 2
p[2] = 3
p[3] = 4
p[4] = 5
p[5] = 6
p[6] = 7
p[7] = 8
p[8] = 9
p[9] = 10

分析：
问： p = new int[10]; p 指向的内存空间是 4 * 10 = 40 字节吗？
答： p所指向的内存空间至少占用 40 字节。C++ 天生兼容 C 语言的方式，因此在动态内存申请时，无法保证请求与实际获得大小一致。

问： p = new int[10]; delete p; 发生了什么？
答： 造成内存泄漏。p 指向了堆空间中的一片内存单元， delepe p; 将只释放 p 所指向的第一个内存单元，其余内存单元将泄漏。

• new 关键字与malloc函数区别

  • new 关键字是 C++ 的一部分
  • malloc 是由 C 库提供的函数
  • new 以具体类型为单位进行内存分配
  • malloc 以字节为单位进行内存分配
  • new 在申请单个类型变量时可进行初始化
  • malloc 不具备内存初始化的特性

calloc 不是真正的初始化，是在申请内存成功之后，将其全部设置为 0.

• new 关键字的初始化

int* pi = new int(1);
float* pf = new float(2.0f);
char* pc = new char('c');

编程实验： 初始化动态内存

#include <stdio.h>

int main()
{
    int* pi = new int(1);
    float* pf = new float(2.0f);
    char* pc = new char('c');
    
    printf("*pi = %d\n", *pi);
    printf("*pf = %f\n", *pf);
    printf("*pc = %c\n", *pc);
    
    delete pi;
    delete pf;
    delete pc;
    
    return 0;
}

输出:
*pi = 1
*pf = 2.000000
*pc = c

C++ 中的命名空间

• 在 C 语言中只有一个全局作用域

  • C 语言中所有的全局标识符共享同一个作用域
  • 标识符之间可能产生冲突（尤其在协作开发时）

• C++ 中提出了命名空间的概念

  • 命名空间将全局作用域分成不同的部分
  • 不同命名空间中的标识符可以同名而不会发生冲突
  • 命名空间可以互相嵌套
  • 全局作用域也叫做默认命名空间

• C++ 命名空间的定义

namespace Name
{
    namespace Internal
    {
        /* ... */
    }
    
    /* ... */
}

• C++ 命名空间的使用：

  • 使用整个命名空间： using namespace name;
  • 使用命名空间的变量： using name::variable
  • 使用默认命名空间中的变量： ::variable

示例分析： 命名空间的使用

#include <stdio.h>

namespace First
{
    int i = 0;
}

namespace Second
{
    int i = 1;
    
    namespace Internal
    {
        struct P
        {
            int x;
            int y;
        };
    }
}

int main()
{
    using namespace First;
    using Second::Internal::P;
    
    printf("First::i = %d\n", i);
    printf("Second::i = %d\n", Second::i);
    
    P p = {2, 3};
    
    printf("p.x = %d\n", p.x);
    printf("p.y = %d\n", p.y);

    return 0;
}

输出：
First::i = 0
Second::i = 1
p.x = 2
p.y = 3

小结

• C++ 中内置了动态内存分配的专用关键字
• C++ 中的动态内存分配可以同时进行初始化
• C++ 中的动态内存分配时基于类型进行的
• C++ 中命名空间概念用于解决名称冲突问题

C 语言动态内存分配传送门

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！