OpenCV 2.4.9 学习笔记（2）—— OpenCV内存自动管理

OpenCV自动内存管理

　　目前版本的OpenCV是自动处理所有自己的内存的，虽然这么说也不是很严谨。OpenCV在2.0版本中引入了一个新的C++接口，利用自动内存管理给出了解决问题的新方法。使用这个方法，开发者不需要纠结在管理内存上，而且你的代码会变得简洁。

　　以 Mat为例 ，首先现在没必要再手动地（1）为其开辟空间（2）在不需要时立即将空间释放。但手动地做还是可以的：大多数OpenCV函数仍会手动地为输出数据开辟空间。当传递一个已经存在的 Mat 对象时，开辟好的矩阵空间会被重用。也就是说，我们每次都使用大小正好的内存来完成任务。基本上讲 Mat 是一个类，由两个数据部分组成：矩阵头（包含矩阵尺寸，存储方法，存储地址等信息）和一个指向存储所有像素值的矩阵（根据所选存储方法的不同矩阵可以是不同的维数）的指针。矩阵头的尺寸是常数值，但矩阵本身的尺寸会依图像的不同而不同，通常比矩阵头的尺寸大数个数量级。因此，当在程序中传递图像并创建拷贝时，大的开销是由矩阵造成的，而不是信息头。OpenCV是一个图像处理库，囊括了大量的图像处理函数，为了解决问题通常要使用库中的多个函数，因此在函数中传递图像是家常便饭。同时不要忘了我们正在讨论的是计算量很大的图像处理算法，因此，除非万不得已，我们不应该拷贝 大 的图像，因为这会降低程序速度。

为了搞定这个问题，OpenCV使用引用计数机制。其思路是让每个 Mat 对象有自己的信息头，但共享同一个矩阵。这通过让矩阵指针指向同一地址而实现。而拷贝构造函数则 只拷贝信息头和矩阵指针 ，而不拷贝矩阵。

 Mat A, C;                                 // 只创建信息头部分
 A = imread(argv[], CV_LOAD_IMAGE_COLOR); // 这里为矩阵开辟内存
 Mat B(A);                                 // 使用拷贝构造函数
 C = A;                                    // 赋值运算符

以上代码中的所有Mat对象最终都指向同一个也是唯一一个数据矩阵。虽然它们的信息头不同，但通过任何一个对象所做的改变也会影响其它对象。实际上，不同的对象只是访问相同数据的不同途径而已。这里还要提及一个比较棒的功能：你可以创建只引用部分数据的信息头。比如想要创建一个感兴趣区域（ ROI ），你只需要创建包含边界信息的信息头：

 Mat D (A, Rect(, , , ) ); // using a rectangle
 Mat E = A(Range:all(), Range(,)); // using row and column boundaries

现在你也许会问，如果矩阵属于多个 Mat 对象，那么当不再需要它时谁来负责清理？简单的回答是：最后一个使用它的对象。通过引用计数机制来实现。无论什么时候有人拷贝了一个 Mat 对象的信息头，都会增加矩阵的引用次数；反之当一个头被释放之后，这个计数被减一；当计数值为零，矩阵会被清理。但某些时候你仍会想拷贝矩阵本身(不只是信息头和矩阵指针)，这时可以使用函数 clone() 或者 copyTo() 。

 Mat F = A.clone();
 Mat G;
 A.copyTo(G);

现在改变 F 或者 G 就不会影响 Mat 信息头所指向的矩阵。

总结

　　1、OpenCV函数中输出图像的内存分配是自动完成的（如果不特别指定的话）。

　　2、使用OpenCV的C++接口时不需要考虑内存释放问题。

　　3、赋值运算符和拷贝构造函数（ ctor ）只拷贝信息头。

　　4、使用函数 clone() 或者 copyTo() 来拷贝一副图像的矩阵。

上述部分内容参考了OpenCV的中文教程。（http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/tutorials/core/mat%20-%20the%20basic%20image%20container/mat%20-%20the%20basic%20image%20container.html#matthebasicimagecontainer）