new和delete表达式可以用来动态创建和释放单个对象,也可以用来动态创建和释放动态数组。

  定义变量时,必须指定其数据类型和名字。而动态创建对象时,只需指定其数据类型,而不必为该对象命名。new表达式返回指向新创建对象的指针,我们通过该指针访问对象:

 int i; //named, uninitizlized int variable
int *pi = new int; //pi points to dynamically allocated unnamed int
 
   这个new表达式在堆内分配创建了一个整形对象,并返回对象的地址,并用该地址初始化指针pi。
   如果new失败,抛出标准异常std::bad_alloc异常。
 
  1. 动态创建对象的初始化
   动态创建的对象可以初始化变量的方式实现初始化:
   

 int i(); //value of i is 1024
int *pi = new int(); //object to which pi is 1024
string s(,''); //value of s is '9999999999'
string *ps = new string(, ''); //*ps is '9999999999'

C++使用值初始化的方式语法规则初始化动态创建的对象。如果提供了初值,new表达式分配到所需要内存后,用给定的初值初始化该内存。

  2. 动态创建对象的默认初始化

    如果不显式初始化。动态创建的对象与在函数内定义的变量初始化方式相同。对于类类型对象,用该类的默认构造函数初始化;而内置类型的对象则无初始化

 string *ps = new string; //initialized to empty string
int *pi = new int; //pi points to uninitialized int

   正如我们几乎总要初始化定义为变量的对象一样,在动态创建对象时,(几乎)总是对它做初始化也是一个好方法。

   同样也可以对动态创建的对象做值初始化,规则是:对于类类型对象,调用该类的默认构造函数;内置类型初始化为0;

 string *ps = new string() //initialized to empty string
int *pi = new int(); //pi points to int value-initialized to 0
cls *ps = new cls(); //pc points to value-initialized object of type cls

   可以看出,对于类类型的对象,无论程序是明确地不初始化还是要求进行初始化,都会自动调用其默认构造函数初始化该对象。而对于内置类型或没有定义默认构造函数的类型,采用不同初始化方式则有明显的差别:

 int *pi = new int; //pi points to uninitialized int
int *pi = new int(); //pi points to an int value-initialized to 0

第一个语句的int型变量没有初始化,而第二个语句的int型变量初始化为0。

   
  3. 撤销动态创建的对象
    动态创建的对象用完后,程序员必须显式地将对象占用的内存返回给堆。C++提供了delete表达式释放指针所指向的地址空间
    delete pi; //该命令释放pi指向的int型对象所占用的空间,指针本身仍然存在,只是内存空间被回收。
    
    如果指针指向的不是new分配的内存地址,则该指针上使用delete是不合法的。例如,
    int i ;
    int *pi = &i;
      delete pi; 
   上述语句是错误的,i是分配在栈上,栈上的内存不需也不能调用delete删除。
  4. 零值指针的删除
    如果指针的值为0,则在其上做delete操作是合法的,但这样做没有任何意义:
 int *ip = ;
delete pi; //ok: always ok to delete a pointer that is equal to 0

  5. 在delete之后,重设指针的值

    执行语句 delete p; 后,p变成没有定义。在很多机器上,尽管p没有定义, 但仍然存放了它之前所指向对象的地址,然而p所指向的内存已经释放,因此p不再有效。

    删除指针后,该指针编程悬垂指针。悬垂指针指向曾经存放对象的内存,但该对象已经不存在了。悬垂指针往往导致程序错误,而且很检测出来。

    一旦删除了指针指向的对象,立即将指针置为0,这样就非常清楚地表明指针不再指向任何对象。

  6.动态内存的管理、

  (1)删除指向动态分配内存的指针失败,因为无法将该块内存返回给自由存储区,删除动态分配内存失败称为“内存泄露”。内存泄露很难发现,一般需要等应用程序运行一段时间后,耗尽了所有内存空间时,内存泄露才会显露出来。

  (2)读写已删除的对象,如果删除指针所指向的对象之后,将指针置为0,则比较容易检测出这类错误。、

  (3)对同一内存空间使用两次delete表达式。当两个指针指向同一个动态创建的对象,删除就会发生错误,如果在其中一个指针上做delete运算,则该对象的内存空间返回给自由存储区,然后接着delete第二个指针,此时则自由存储区可能被破坏。

  7. new和delete的底层原理

       当你使用new时,有两件事情发生。第一,内存被分配出来(通过operator new的函数)。第二,针对此内存会有一个(或更多)构造函数被调用。

    当你使用delete时,也有两件事情发生:针对此内存会有一个(或更多)的析构函数被调用,然后内存才能被释放(通过名为:operator delete的函数)。

    
创建动态数组:
  数组类型的变量有三个变量的限制:数组长度固定不变,在编译时必须知道其长度,数组在定义它的块语句内存在。  
  1. 动态数组的定义
      new表达式需要指定指针类型以及在方括号中给出的数组维数,该维数可以是任意的复杂表达式。创建数组后,new 将返回指向数组第一个元素的指针。在堆中创建的数组对象时没有名字的,程序员只能通过其间接地访问堆中的对象。
     int *pia = new int[10];、
 
   2. 初始化动态分配的数组
    动态分配时,如果数组元素具有类类型,将使用该类型的默认构造函数实现初始化;如果数组元素是内置类型,则无初始化。也可使用跟在数组长度后面的一对空括号,对数组元素做值初始化:
    int *pia2 = new int[10]();  //array of 10 uninitialized ints
    圆括号要求编译器对数组做值初始化,在本例中即把数组元素都设置为0。
    
    对于动态分配的数组,其元素只能初始化为元素类型的默认值,而不能像数组变量一样,用初始化列表为数组元素提供各不相同的初值。

    
   3. 动态空间的释放

    动态分配的空间必须释放,否则,内存最终将会被耗尽。如果不再需要使用动态创建的数组,程序员必须显式地将其占用的存储空间返回给程序的堆区。C++语言为指针提供了delete[] 表达式释放指针所指向的数组空间:

    delete []pia;

    该语句回收了pia所指向的数组,把相应的内存返回给堆。在关键字delete和指针之间的方括号是必不可少的;它告诉编译器该指针指向的是堆区的数组,而并非是单个对象。

    理论上,回收数组时缺少方括号对,至少会导致运行时少释放了内存空间,从而产生内存泄露。对于某些系统或元素类型,有可能会带来更严重的运行时错误。因此,在释放动态内存时千万不能忘了方括号对

    更多解释详见《Effective C++》条款16。

  malloc/free和new/delete的区别:

  1) malloc和free是C/C++语言的标准库函数,new/delete是C++的运算符。

  2) malloc/free需要库文件支持,new/delete不需要。

  3) new自动计算需要分配空间的大小,malloc需要手工计算字节数

  4)new是类型安全的,而malloc不是,比如:

int* p = new float[]; //编译时指出错误
int* p = (int*)malloc(*sizeof(double)); //编译时无法指出错误

  5)new调用operator new分配足够的空间,并调用相关对象的构造函数,而malloc不能调用构造函数;delete将调用该实例的析构函数,然后调用类的operator delete,以释放该实例占用的空间,而free不能调用析构函数。

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