C++堆内存空间详解(释放内存、内存泄露)

2024-06-19 18:48

本文主要是介绍C++堆内存空间详解(释放内存、内存泄露),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

家里要来客人了,我们要给客人们泡茶。如果规定只能在确定来几位客人之前就把茶泡好,这就会显得很尴尬:茶泡多了会造成浪费,泡少了怕怠慢了客人。所以,最好的方法就是等知道了来几位客人再泡茶,来几位客人就泡几杯茶。

然而,我们在使用数组的时候也会面临这种尴尬: 数组的存储空间必须在程序运行前申请,即数组的大小在编译前必须是已知的常量表达式。空间申请得太大会造成浪费,空间申请得太小会造成数据溢出而使得程序异常。所以,为了解决这个问题,我们需要能够在程序运行时根据实际情况申请内存空间。

在C++中,允许我们在程序运行时根据自己的需要申请一定的内存空间,我们把它称为堆内存(Heap)空间

如何获得堆内存空间

我们用操作符new来申请堆内存空间,其语法格式为:
    new 数据类型[表达式];
其中,表达式可以是一个整型正常量,也可以是一个有确定值的整型正变量, 其作用类似声明数组时的元素个数,所以两旁的中括号不可省略。如果我们只申请一个变量的空间,则该表达式可以被省略,即写作:
    new 数据类型;

使用new操作符后,会返回一个对应数据类型的指针,该指针指向了空间的首元素。所以,我们在使用new操作符之前需要声明一个对应类型的指针,来接受它的返回值。如下面程序段:
int *iptr;//声明一个指针
int size;//声明整型变量,用于输入申请空间的大小
cin >>size;//输入一个正整数
iptr=new int[size];//申请堆内存空间,接受new的返回值

我们又知道,数组名和指向数组首元素的指针是等价的。所以,对于iptr我们可以认为是一个整型数组。于是,我们实现了在程序运行时,根据实际情况来申请内存空间。

释放内存

当一个程序运行完毕之后,它所使用的数据就不再需要。由于内存是有限的,所以它原来占据的内存空间也应该释放给别的程序使用。对于普通变量和数组,在程序结束运行以后,系统会自动将它们的空间回收。然而对于我们自己分配的堆内存空间,大多数系统都不会将它们回收。 如果我们不人为地对它们进行回收,只“借”不“还”,那么系统资源就会枯竭,电脑的运行速度就会越来越慢,直至整个系统崩溃。我们把这种只申请空间不释放空间的情况称为内存泄露(Memory Leak)

确认申请的堆内存空间不再使用后,我们用delete操作符来释放堆内存空间,其语法格式为:
    delete [] 指向堆内存首元素的指针;
如果申请的是一个堆内存变量,则delete后的[]可以省略;如果申请的是一个堆内存数组,则该[]不能省略,否则还是会出现内存泄露。另外,我们也不难发现,delete后的指针就是通过new获得的指针,如果该指针的数据被修改或丢失,也可能造成内存泄露。

下面我们来看一段程序,实践堆内存的申请和回收:(程序8.7)
#include "iostream.h"
int main()
{
   int size;
   float sum=0;
   int *heapArray;
   cout <<"请输入元素个数:";
   cin >>size;
   heapArray=new int[size];
   cout <<"请输入各元素:" <<endl;
   for (int i=0;i<size;i++)
   {
      cin >>heapArray[i];
      sum=sum+heapArray[i];
   }
   cout <<"这些数的平均值为" <<sum/size <<endl;
   delete [] heapArray;
   return 0;
}

运行结果:
请输入元素个数:5
请输入各元素:
1 3 4 6 8
这些数的平均值为4.4
可见,申请的堆内存数组在使用上和一般的数组并无差异。 我们需要记住的是,申请了资源用完了就一定要释放,这是程序员的好习惯,也是一种责任。

那么,我们能不能来申请一个二维的堆内存数组呢?事实上,new 数据类型[表达式][表达式]的写法是不允许的。所以,如果有需要,最简单的方法就是用一个一维数组来代替一个二维数组。这就是上一章最后一小段文字的意义所在。


原文:http://see.xidian.edu.cn/cpp/biancheng/view/51.html

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http://www.chinasem.cn/article/1075850

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