C++ 动态内存

C++ 动态内存

了解动态内存在 C++ 中是如何工作的是成为一名合格的 C++ 程序员必不可少的。C++ 程序中的内存分为两个部分：

• 栈：在函数内部声明的所有变量都将占用栈内存。
• 堆：这是程序中未使用的内存，在程序运行时可用于动态分配内存。

很多时候，您无法提前预知需要多少内存来存储某个定义变量中的特定信息，所需内存的大小需要在运行时才能确定。

在 C++ 中，您可以使用特殊的运算符为给定类型的变量在运行时分配堆内的内存，这会返回所分配的空间地址。这种运算符即 new 运算符。

如果您不需要动态分配内存，可以使用 delete 运算符，删除之前由 new 运算符分配的内存。

new 和 delete 运算符

下面是使用 new 运算符来为任意的数据类型动态分配内存的通用语法：

new data-type;

在这里，data-type 可以是包括数组在内的任意内置的数据类型，也可以是包括类或结构在内的用户自定义的任何数据类型。让我们先来看下内置的数据类型。例如，我们可以定义一个指向 double 类型的指针，然后请求内存，该内存在执行时被分配。我们可以按照下面的语句使用 new 运算符来完成这点：

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

如果自由存储区已被用完，可能无法成功分配内存。所以建议检查 new 运算符是否返回 NULL 指针，并采取以下适当的操作：

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

malloc() 函数在 C 语言中就出现了，在 C++ 中仍然存在，但建议尽量不要使用 malloc() 函数。new 与 malloc() 函数相比，其主要的优点是，new 不只是分配了内存，它还创建了对象。

在任何时候，当您觉得某个已经动态分配内存的变量不再需要使用时，您可以使用 delete 操作符释放它所占用的内存，如下所示：

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

下面的实例中使用了上面的概念，演示了如何使用 new 和 delete 运算符：

#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;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of pvalue : 29495

数组的动态内存分配

假设我们要为一个字符数组（一个有 20 个字符的字符串）分配内存，我们可以使用上面实例中的语法来为数组动态地分配内存，如下所示：

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

要删除我们刚才创建的数组，语句如下：

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

下面是 new 操作符的通用语法，可以为多维数组分配内存，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];
}

释放多维数组内存：

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

对象的动态内存分配

对象与简单的数据类型没有什么不同。例如，请看下面的代码，我们将使用一个对象数组来理清这一概念：

#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 arrayreturn 0;
}

如果要为一个包含四个 Box 对象的数组分配内存，构造函数将被调用 4 次，同样地，当删除这些对象时，析构函数也将被调用相同的次数（4次）。

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

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！

C++ 命名空间

C++ 命名空间

假设这样一种情况，当一个班上有两个名叫 Zara 的学生时，为了明确区分它们，我们在使用名字之外，不得不使用一些额外的信息，比如他们的家庭住址，或者他们父母的名字等等。

同样的情况也出现在 C++ 应用程序中。例如，您可能会写一个名为 xyz() 的函数，在另一个可用的库中也存在一个相同的函数 xyz()。这样，编译器就无法判断您所使用的是哪一个 xyz() 函数。

因此，引入了命名空间这个概念，专门用于解决上面的问题，它可作为附加信息来区分不同库中相同名称的函数、类、变量等。使用了命名空间即定义了上下文。本质上，命名空间就是定义了一个范围。

定义命名空间

命名空间的定义使用关键字 namespace，后跟命名空间的名称，如下所示：

namespace namespace_name {// 代码声明
}

为了调用带有命名空间的函数或变量，需要在前面加上命名空间的名称，如下所示：

name::code;  // code 可以是变量或函数

让我们来看看命名空间如何为变量或函数等实体定义范围：

#include <iostream>
using namespace std;// 第一个命名空间
namespace first_space{void func(){cout << "Inside first_space" << endl;}
}
// 第二个命名空间
namespace second_space{void func(){cout << "Inside second_space" << endl;}
}
int main ()
{// 调用第一个命名空间中的函数first_space::func();// 调用第二个命名空间中的函数second_space::func(); return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Inside first_space
Inside second_space

using 指令

您可以使用 using namespace 指令，这样在使用命名空间时就可以不用在前面加上命名空间的名称。这个指令会告诉编译器，后续的代码将使用指定的命名空间中的名称。

#include <iostream>
using namespace std;// 第一个命名空间
namespace first_space{void func(){cout << "Inside first_space" << endl;}
}
// 第二个命名空间
namespace second_space{void func(){cout << "Inside second_space" << endl;}
}
using namespace first_space;
int main ()
{// 调用第一个命名空间中的函数func();return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Inside first_space

using 指令也可以用来指定命名空间中的特定项目。例如，如果您只打算使用 std 命名空间中的 cout 部分，您可以使用如下的语句：

using std::cout;

随后的代码中，在使用 cout 时就可以不用加上命名空间名称作为前缀，但是 std 命名空间中的其他项目仍然需要加上命名空间名称作为前缀，如下所示：

#include <iostream>
using std::cout;int main ()
{cout << "std::endl is used with std!" << std::endl;return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

std::endl is used with std!

using 指令引入的名称遵循正常的范围规则。名称从使用 using 指令开始是可见的，直到该范围结束。此时，在范围以外定义的同名实体是隐藏的。

不连续的命名空间

命名空间可以定义在几个不同的部分中，因此命名空间是由几个单独定义的部分组成的。一个命名空间的各个组成部分可以分散在多个文件中。

所以，如果命名空间中的某个组成部分需要请求定义在另一个文件中的名称，则仍然需要声明该名称。下面的命名空间定义可以是定义一个新的命名空间，也可以是为已有的命名空间增加新的元素：

namespace namespace_name {// 代码声明
}

嵌套的命名空间

命名空间可以嵌套，您可以在一个命名空间中定义另一个命名空间，如下所示：

namespace namespace_name1 {// 代码声明namespace namespace_name2 {// 代码声明}
}

您可以通过使用 :: 运算符来访问嵌套的命名空间中的成员：

// 访问 namespace_name2 中的成员
using namespace namespace_name1::namespace_name2;// 访问 namespace:name1 中的成员
using namespace namespace_name1;

在上面的语句中，如果使用的是 namespace_name1，那么在该范围内 namespace_name2 中的元素也是可用的，如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;// 第一个命名空间
namespace first_space{void func(){cout << "Inside first_space" << endl;}// 第二个命名空间namespace second_space{void func(){cout << "Inside second_space" << endl;}}
}
using namespace first_space::second_space;
int main ()
{// 调用第二个命名空间中的函数func();return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Inside second_space