学懂C++ （十四）：高级教程——C++ 动态内存管理（new和delete）详解
在C++编程中，动态内存管理是一个重要的概念，它使得程序在运行时可以根据实际需要分配和释放内存。这种能力特别适用于在编译时无法确定所需内存大小的情况，如处理动态数据结构（例如链表、树）或根据用户输入进行数据处理等。
内存区域概述
C++程序中的内存分为两个主要部分：
- 栈（Stack）：用于存储局部变量，函数调用时的参数等。栈内存由系统自动管理，在函数返回时自动释放。
- 堆（Heap）：用于动态分配内存，程序员可以在运行时申请和释放这部分内存。
动态内存分配与释放
C++提供了new和delete运算符，用于在堆中分配和释放内存。使用new运算符可以在堆中为变量动态分配内存，而使用delete运算符可以释放这些内存。
1. 动态分配内存：new运算符
new运算符用于在堆中动态分配内存，并返回一个指向该内存的指针。
int* ptr = new int; // 为一个int类型的变量分配内存
2. 释放内存：delete运算符
delete运算符用于释放之前通过new分配的内存。
delete ptr; // 释放指针ptr指向的内存
数组的动态内存分配
使用new可以为数组动态分配内存。
int* arr = new int[10]; // 为一个包含10个整数的数组分配内存
delete[] arr; // 释放数组内存
多维数组的动态内存分配
C++允许为多维数组动态分配内存。下面是为二维和三维数组动态分配内存的示例。
二维数组
int** array = new int*[m]; // 为m行分配内存
for(int i = 0; i < m; i++) {array[i] = new int[n]; // 为每行分配n列内存
}// 使用数组...for(int i = 0; i < m; i++) {delete[] array[i]; // 释放每行的内存
}
delete[] array; // 释放行指针数组的内存
三维数组
int*** array = new int**[m];
for(int i = 0; i < m; i++) {array[i] = new int*[n];for(int j = 0; j < n; j++) {array[i][j] = new int[h];}
}// 使用数组...for(int i = 0; i < m; i++) {for(int j = 0; j < n; j++) {delete[] array[i][j]; // 释放每个二维数组}delete[] array[i]; // 释放每行的指针数组
}
delete[] array; // 释放行指针数组的内存
对象的动态内存分配
new和delete同样适用于对象。为对象分配内存时，会调用构造函数，释放内存时，会调用析构函数。
class Box {
public:Box() { cout << "调用构造函数！" << endl; }~Box() { cout << "调用析构函数！" << endl; }
};int main() {Box* myBox = new Box; // 动态分配Box对象，调用构造函数delete myBox; // 释放内存，调用析构函数Box* myBoxArray = new Box[4]; // 动态分配Box对象数组，调用4次构造函数delete[] myBoxArray; // 释放数组内存，调用4次析构函数return 0;
}
delete[] 和delete的区别
在C++中，delete和delete[]都是用于释放通过new和new[]运算符动态分配的内存。然而，它们之间有一个重要的区别：delete用于释放单个对象的内存，而delete[]用于释放数组的内存。
delete的使用
delete运算符用于释放通过new运算符分配的单个对象。
int* ptr = new int; // 动态分配一个int类型的对象
delete ptr; // 释放这个对象的内存
当使用delete时，会调用指针指向对象的析构函数（如果有），然后释放内存。
delete[]的使用
delete[]运算符用于释放通过new[]运算符分配的数组。
int* arr = new int[10]; // 动态分配一个包含10个int的数组
delete[] arr; // 释放这个数组的内存
当使用delete[]时，会调用数组中每个对象的析构函数（如果有），然后释放整个数组的内存。
为什么需要区别对待？
C++需要区分delete和delete[]是因为编译器需要知道它是在释放单个对象还是多个对象，以便正确地调用相应的析构函数。
- 对于单个对象：编译器只需要调用一次析构函数并释放内存。
- 对于数组：编译器需要调用数组中每个对象的析构函数，然后释放整个数组的内存。
如果错误地使用delete来释放数组内存，或者使用delete[]来释放单个对象内存，结果是未定义的行为，可能会导致程序崩溃或其他不可预测的问题。
delete：用于释放通过new分配的单个对象。delete[]：用于释放通过new[]分配的数组。
常见的动态内存管理问题
- 内存泄漏：如果程序没有释放通过
new分配的内存，将导致内存泄漏。内存泄漏会逐渐耗尽系统资源，导致程序或系统的性能下降。 - 野指针：释放内存后指针仍然指向该内存，称为野指针。访问野指针指向的内存会导致未定义行为。
总结
动态内存管理是C++编程中的重要概念，它使得程序可以在运行时根据实际需求灵活地管理内存。使用new和delete运算符进行内存分配和释放时，程序员需要特别小心，以避免内存泄漏和其他内存管理问题。