C++语言定义了两个运算符来分配和释放动态内存:运算符new分配内存,运算符delete释放new分配的内存。

运算符new和delete

  • 使用new动态分配和初始化对象
在自由空间分配的内存是无名的,因此new无法为其分配的对象命名,而是返回一个指向该对象的指针:
  1. int* p = new int;

默认情况下,用new分配的对象进行默认初始化,如果动态分配的对象是一个类,则使用类的默认构造函数。而对于内置类型,它的值将是未定义的。

  1. string* str = new string; // 初始化为空的string
  2. int* pi= new int; // pi指向一个未初始化的int,它的值未知

我们可以使用直接初始化的方式来初始化一个new分配的对象,我们可以使用传统的圆括号形式进行构造,在新标准下,我们可以使用花括号列表来进行值初始化。

  1. int* pi = new int(1024); // pi指向一个值为1024的int类型对象
  2. string* ps = new string(10, '9'); // ps指向一个包含10个'9'的string对象
  3.  
  4. vector<int>* v = new vector<int> {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // v指向一个vector对象,包含从0到9的10个元素
也可以给new分配的对象进行值初始化:只需在类型后面加一对空括号即可:
  1. int* pi = new int(); // pi指向一个int类型对象,值为0
  2. string* ps = new string(); // ps指向一个string对象,值为空字符串
● 对于定义了自己的构造函数的类来说,要求值初始化是没有意义的。不管采用什么形式,对象都会通过默认构造函数来进行初始化。 但对于内置类型来说,值初始化的类型对象有着良好定义的值,而默认初始化的对线的值是未定义的。
我们提供了一个括号包围的初始化器后,就可以使用auto从初始化器来推断我们想要分配内存的对象类型。如果我们要用初始化器来推断类型,只有当括号中的初始化器为单一的参数时才可以使用auto:
  1. auto p1 = new auto(obj); // p1 指向一个类型与obj类型一样的,用obj初始化的对象
  2. auto p2 = new auto(a, b, c); // 错误,括号中只能有单一的参数
  • 动态分配的const对象
用new来分配一个const对象是合法的:
  1. const int* pci = new const int(1024); // 分配一个const int对象并初始化为1024
  2. cosnt string* pcs = new const string; // 使用string的默认构造函数来初始化一个const string
分配一个const对象必须进行初始化,对于一个定义了默认构造函数的类来说,它的动态const对象可以默认初始化,但对于其他类型的对象来说,必须进行显示初始化。
由于分配的对象时const的,因此new一个const对象返回指向const的指针。
  • 内存耗尽
默认情况下,如果new不能分配所要求的内存空间,就会抛出一个bad_alloc异常,我们可以改变使用new的方式来阻止它抛出异常:
  1. int* p1 = new int; // 如果分配失败,抛出一个std::bad_alloc异常
  2. int* p2 = new (nothrow) int; // 如果分配失败,new返回一个空指针

这种阻止new抛出异常的方式我们叫做定位new, 定位new允许我们向new传递额外的参数,我们在此例中传递给new的是标准库定义的nothrow对象,它告诉编译器,如果new操作失败,不能抛出异常,在这种情况下,new会返回一个空指针。
bad_alloc和nothrow都定义在头文件 <new>中。

  • 指针值和delete
当动态内存使用结束后,必须将内存归还给系统。我们通过delete表达式来释放。delete接受一个指针,指针必须指向一个动态分配的对象或一个空指针。
释放一块非new分配的内存,或者将相同的指针释放多次,其行为是未定义的。
  1. int i, *pi1 = &i, *pi2 = nullptr;
  2. double* pd = new double(33), *pd2 = pd;
  3. delete i; // 错误,i不是一个指针
  4. delete pi1; // 未定义,pi1指向一个局部变量
  5. delete pi2; // 正确,释放一个空指针总是没有错误的
  6. delete pd; // 正确,pd由new分配而来
  7. delete pd2; // 未定义,pd2指向的内存已经被释放了

虽然一个const对象的值不能被改变,但是它本身是可以被销毁的。和其他任何动态对象一样,销毁一个const动态对象,只要delete指向它的指针即可:

  1. const int* pci = new const int(1024);
  2. delete pci;
  • 动态对象的生存期直到被释放时为止
shared_ptr管理的内存在最后一个shared_ptr销毁时会被自动释放,对于内置指针来说,我们必须手动释放它所管理的动态对象,直到被显示释放之前都是存在的。
对于返回动态内存的指针(不是智能指针)的函数来说,这给其调用者增加了一个负担:调用者必须记得释放内存。
  1. Foo* factory(T arg) {
  2. /*
  3. */
  4.  
  5. return new Foo(arg); // 调用者负责释放此内存
  6. }

这个函数负责分配内存,但并不负责释放它所分配的内存。factory的调用者负责在不需要此对象的时候释放它。

  1. void use_factory(T arg) {
  2. Foo* p = factory(arg);
  3. // 使用p但是不delete它
  4.  
  5. } // p离开了作用域,但是它指向的内存并没有被释放

内置类型的对象被销毁时什么也不会发生,特别时,当一个指针离开其作用域时,它所指向的对象什么也不会发生。如果这个指针指向的是动态内存,那么内存不会被释放。

正确的做法是在use_factory中记得释放内存:
  1. void use_fatory(T arg) {
  2. Foo* p = factory(arg);
  3. // 使用p
  4. delete p;
  5. }

如果还有其他代码块需要用到此指针,我们就需要将它返回给它的调用者:

 
  1. Foo* use_fatory(T arg) {
  2. Foo* p = factory(arg);
  3. // 使用p
  4. return p; // 调用者必须释放内存
  5. }
***************************************************************************************************
动态内存的管理容易出错:使用new和delete管理动态内存存在三个常见问题:
1. 忘记delete内存, 忘记释放动态内存会导致我们所说的“内存泄露”问题,这种内存永远不可能归还给系统,查找内存泄露错误是非常困难的,因为应用程序通常运行很长时间,直到内存耗尽时,才会发现这种错误。
2. 使用已经释放掉的动态对象, 通过在释放内存后将指针置为空,有时可以避免这种错误。
3. 同一块内存释放多次,有时候存在这种情况,两个指针可能指向同一块动态内存,当一个指针不再使用后,将其delete,它所管理的内存就归还给自由空间了,而在之后delete另一个指针时,自由空间就可能被破坏。
                                                                                                                *********************************************************************************************************************
  • delete之后重置指针值
当我们delete一个指针之后,指针值就变得无效了,虽然这样,但是在很多机器上指针仍然保留着(已经释放了的)动态内存的地址。在delete之后,指针就变为一个空悬指针,
未初始化的指针的缺点空悬指针也都有,我们可以在指针要离开作用域之前释放它所关联的内存,这样就没有机会继续使用指针了。如果我们需要保留指针,我们可以将这个指针置为nullptr,这样就清楚明了的指出这个指针不再指向任何对象。

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