C语言中指针动态内存的申请和释放
1. 指针
1.1 指针的含义：
简单来说，指针是存储内存地址的变量。当我们声明了一个指针变量后，使用该指针时系统会根据指针内的地址索引内存块，读取内存内的值。指针因为是用来存地址的，所以一般固定长度为4个字节。void指针指向内存块的指针。
指针的定义示例：
int a=0;
int *Pointer_a=&a;
在编写程序时我们可以使用&（引用运算符或地址运算符）获取变量或常量的地址，例如上例中获取a变量地址就是用&a。对于指针来说指针本身存储地址，加上*（解除引用运算符）读取该地址下的值。如上例，Pointer_a存放的就是a的地址，*Pointer_a就是读取a的值。
1.2 指针的运算（++和--）：
和数组具有相似之处，指针也可以进行地址运算。
我们可以用指针遍历数组试试：
int Array[5]={1,2,3,4,5};
int *p=Array;//Array存放的为数组的第一个元素的地址
for(int i=0;i<5;i++)
{
cout<<"Array["<<i+1<<"]: "<<*p<<endl;
p++;
}2.动态内存分配
2.1使用new和delete动态分配和释放内存：
new可以申请分配一个内存块（申请不一定会成功受限于系统的状态），如果成功则返回指向一个指针，指向分配的内存，否则会出现异常。delete用于释放new所分配的空间，当我们使用new分配的空间不在使用时，一定要及时释放否则会拖慢系统。
动态内存分配示例：
int* p, * p_copy, number = 0;
cout << "请输入需要存放的整数数量：";
cin >> number;
p = new int[number];//根据需要动态分配内存空间
p_copy = p;//存储p的初始地址
cout << "请输入各整数（用空格隔开）：";
for (int i = 0; i < number; i++)//输入各整数
{
cin >> *p_copy;
p_copy++;
}
for (int i = 0; i < number; i++)//输出动态分配的空间内的各整数值
{
cout <<"第"<<i+1<<"整数为："<<*p<<endl;
p++;
}
2.2动态分配内存空间的注意事项：
使用new分配内存空间后没有释放，导致程序运行时间越长系统越慢。要注意在new和delete的配合使用，否则会导致内存泄漏问题。在我们对原本有效的指针使用delete后指针便变为无效指针，此时指针为悬浮指针。还有就是指针在被定义之后没有指向内存空间或存储变量地址，这样的指针也是无效的。对无效指针解除引用程序往往会出现异常。所以，我们可以把指针初始化为NULL，使用前对指针是否有效进行检查。
2.3动态分配内存空间异常处理：
如果在使用new时分配不成功，将使得程序中断，并弹出错误窗口。对此我们可以编写异常处理程序，在分配成功时正常执行，不成功时也能妥善退出。
例如：
try
{
int *p=new int [536870911];
delete [] p;
}
catch (bad_alloc)
{
cout<<"内存分配失败，程序结束"<<endl;
}
或者使用new(nothrow),在分配失败时返回NULL。
例如：
int *p=new(nothrow)int [0x1fffffff];
if(p)//检查p是否为空
{
delete [] p;//当p为空时，释放p的内存
}
else
cout<<"内存分配失败，程序退出"<<endl;C++动态分配内存
1.堆内存分配 ：
C/C++定义了4个内存区间：
代码区，全局变量与静态变量区，局部变量区即栈区，动态存储区，即堆（heap）区或自由存储区（free store）。
堆的概念：
通常定义变量（或对象），编译器在编译时都可以根据该变量（或对象）的类型知道所需内存空间的大小，从而系统在适当的时候为他们分配确定的存储空间。这种内存分配称为静态存储分配；
有些操作对象只在程序运行时才能确定，这样编译时就无法为他们预定存储空间，只能在程序运行时，系统根据运行时的要求进行内存分配，这种方法称为动态存储分配。所有动态存储分配都在堆区中进行。
当程序运行到需要一个动态分配的变量或对象时，必须向系统申请取得堆中的一块所需大小的存贮空间，用于存贮该变量或对象。当不再使用该变量或对象时，也就是它的生命结束时，要显式释放它所占用的存贮空间，这样系统就能对该堆空间进行再次分配，做到重复使用有限的资源。
2.堆内存的分配与释放
堆空间申请、释放的方法：
在C++中，申请和释放堆中分配的存贮空间，分别使用new和delete的两个运算符来完成：
指针变量名=new 类型名(初始化式)；
delete 指针名;
例如：1、 int *pi=new int(0);
它与下列代码序列大体等价：
2、int ival=0, *pi=&ival;
区别：pi所指向的变量是由库操作符new()分配的，位于程序的堆区中，并且该对象未命名。
堆空间申请、释放说明：
⑴.new运算符返回的是一个指向所分配类型变量（对象）的指针。对所创建的变量或对象，都是通过该指针来间接操作的，而且动态创建的对象本身没有名字。
⑵.一般定义变量和对象时要用标识符命名，称命名对象，而动态的称无名对象(请注意与栈区中的临时对象的区别，两者完全不同：生命期不同，操作方法不同，临时变量对程序员是透明的)。
⑶.堆区是不会在分配时做自动初始化的（包括清零），所以必须用初始化式(initializer)来显式初始化。new表达式的操作序列如下：从堆区分配对象，然后用括号中的值初始化该对象。
3.堆空间申请、释放演示：
⑴.用初始化式(initializer)来显式初始化
int *pi=new int(0);
⑵.当pi生命周期结束时，必须释放pi所指向的目标：
delete pi;
注意这时释放了pi所指的目标的内存空间，也就是撤销了该目标，称动态内存释放（dynamic memory deallocation），但指针pi本身并没有撤销，它自己仍然存在，该指针所占内存空间并未释放。
下面是关于new 操作的说明
⑴.new运算符返回的是一个指向所分配类型变量（对象）的指针。对所创建的变量或对象，都是通过该指针来间接操作的，而动态创建的对象本身没有名字。
⑵.一般定义变量和对象时要用标识符命名，称命名对象，而动态的称无名对象(请注意与栈区中的临时对象的区别，两者完全不同：生命期不同，操作方法不同，临时变量对程序员是透明的)。
⑶.堆区是不会在分配时做自动初始化的（包括清零），所以必须用初始化式(initializer)来显式初始化。new表达式的操作序列如下：从堆区分配对象，然后用括号中的值初始化该对象。
4. 在堆中建立动态一维数组
①申请数组空间：
指针变量名=new 类型名[下标表达式];
注意：“下标表达式”不是常量表达式，即它的值不必在编译时确定，可以在运行时确定。
②释放数组空间：
delete [ ]指向该数组的指针变量名;
注意：方括号非常重要的，如果delete语句中少了方括号，因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的，会产生回收不彻底的问题（只回收了第一个元素所占空间），加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收整个数组。delete [ ]的方括号中不需要填数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽略。
＃include <iostream.h>
＃include <string.h>
void main(){
int n;
char *pc;
cout<<"请输入动态数组的元素个数"<<endl;
cin>>n; //n在运行时确定，可输入17
pc=new char[n]; //申请17个字符（可装8个汉字和一个结束符）的内存空间
strcpy(pc,“堆内存的动态分配”);//
cout<<pc<<endl;
delete []pc;//释放pc所指向的n个字符的内存空间
return ; }
5. 动态一维数组的说明
① 变量n在编译时没有确定的值，而是在运行中输入，按运行时所需分配堆空间，这一点是动态分配的优点，可克服数组“大开小用”的弊端，在表、排序与查找中的算法，若用动态数组，通用性更佳。一定注意：delete []pc是将n个字符的空间释放，而用delete pc则只释放了一个字符的空间；
② 如果有一个char *pc1，令pc1=p，同样可用delete [] pc1来释放该空间。尽管C++不对数组作边界检查，但在堆空间分配时，对数组分配空间大小是纪录在案的。
③ 没有初始化式（initializer），不可对数组初始化。
6.指针数组和数组指针
指针类型:
(1)int*ptr;//指针所指向的类型是int
(2)char*ptr;//指针所指向的的类型是char
(3)int**ptr;//指针所指向的的类型是int* （也就是一个int * 型指针）
(4)int(*ptr)[3];//指针所指向的的类型是int()[3] //二维指针的声明
指针数组：
一个数组里存放的都是同一个类型的指针，通常我们把他叫做指针数组。
比如 int * a[2];它里边放了2个int * 型变量 .
int * a[2]；
a[0]= new int[3];
a[1]=new int[3];
delete a[0];
delete a[1];
注意这里 是一个数组，不能delete [] ;
数组指针：
一个指向一维或者多维数组的指针.
int * b=new int[10]; 指向一维数组的指针b ;
注意，这个时候释放空间一定要delete [] ,否则会造成内存泄露， b 就成为了空悬指针
int (*b2)[10]=new int[10][10]; 注意，这里的b2指向了一个二维int型数组的首地址.
注意：在这里，b2等效于二维数组名，但没有指出其边界，即最高维的元素数量，但是它的最低维数的元素数量必须要指定！就像指向字符的指针，即等效一个字符串,不要把指向字符的指针说成指向字符串的指针。
int(*b3) [30] [20]; //三级指针――>指向三维数组的指针；
int (*b2) [20]; //二级指针；――>指向二维数组的指针；
b3=new int [1] [20] [30];
b2=new int [30] [20];
删除这两个动态数组可用下式：
delete [] b3; //删除（释放）三维数组；
delete [] b2; //删除（释放）二维数组；
在堆中建立动态多维数组
new 类型名[下标表达式1] [下标表达式2]……;
例如：建立一个动态三维数组
float (*cp)[30][20] ; //指向一个30行20列数组
//的指针，指向二维数组的指针
cp=new float [15] [30] [20];
//建立由15个30*20数组组成的数组；
注意：cp等效于三维数组名，但没有指出其边界，即最高维的元素数量，就像指向字符的指针即等效一个字符串,不要把指向字符的指针，说成指向字符串的指针。这与数组的嵌套定义相一致。
float(*cp) [30] [20]; //三级指针；
float (*bp) [20]; //二级指针；
cp=new float [1] [20] [30];
bp=new float [30] [20];
两个数组都是由600个浮点数组成，前者是只有一个元素的三维数组，每个元素为30行20列的二维数组，而另一个是有30个元素的二维数组，每个元素为20个元素的一维数组。
删除这两个动态数组可用下式：
delete [] cp; //删除（释放）三维数组；
//1、先看二维数组的动态创建：
void main(){
double **data;
data = new double*[m]; //申请行
if ((data ) == 0)
{ cout << "Could not allocate. bye ...";
exit(-1);}
for(int j=0;j<m;j++)
{ data[j] = new double[n]; //设置列
if (data[j] == 0)
{ cout << "Could not allocate. Bye ...";
exit(-1);} } //空间申请结束，下为初始化
for (int i=0;i<m;i++)
for (int j=0;j<n;j++) data[i][j]=i*n+j;
display(data); //2、二维数组的输出，此处略。
//3、再看二维数组的撤销与内存释放：
for (int i=0;i<m;i++)
delete[] data[i];
//注意撤销次序，先列后行，与设置相反
delete[] data;
return;
}
二维数组的内存释放可以做成函数，
调用语句de_allocate(data)；
void de_allocate(double **data){
for (int i=0;i<m;i++) delete[] data[i];
delete[] data;
return; }
通过指针使堆空间，编程中的几个可能问题
⑴.动态分配失败。返回一个空指针（NULL），表示发生了异常，堆资源不足，分配失败。
data = new double*[m]; //申请行
if ((data ) == 0)……
⑵.指针删除与堆空间释放。删除一个指针p（delete p;）实际意思是删除了p所指的目标（变量或对象等），释放了它所占的堆空间，而不是删除ｐ本身，释放堆空间后，ｐ成了空悬指针，不能再通过p使用该空间，在重新给p赋值前，也不能再直接使用p。
⑶.内存泄漏（memory leak）和重复释放。new与delete 是配对使用的， delete只能释放堆空间。如果new返回的指针值丢失，则所分配的堆空间无法回收，称内存泄漏，同一空间重复释放也是危险的，因为该空间可能已另分配，所以必须妥善保存new返回的指针，以保证不发生内存泄漏，也必须保证不会重复释放堆内存空间。
⑷.动态分配的变量或对象的生命期。无名对象的生命期并不依赖于建立它的作用域，比如在函数中建立的动态对象在函数返回后仍可使用。我们也称堆空间为自由空间（free store）就是这个原因。但必须记住释放该对象所占堆空间，并只能释放一次，在函数内建立，而在函数外释放是一件很容易失控的事，往往会出错。
编程学习－动态内存分配－基于C++类
堆对象与构造函数
通过new建立的对象要调用构造函数，通过deletee删除对象也要调用析构函数。
CGoods *pc;
pc=new CGoods; //分配堆空间，并构造一个无名
//的CGoods对象；
…….
delete pc; //先析构，然后将内存空间返回给堆；
堆对象的生命期并不依赖于建立它的作用域，所以除非程序结束，堆对象（无名对象）的生命期不会到期，并且需要显式地用delete语句析构堆对象，上面的堆对象在执行delete语句时，C++自动调用其析构函数。
正因为构造函数可以有参数，所以new后面类（class）类型也可以有参数。这些参数即构造函数的参数。
但对创建数组，则无参数，并只调用缺省的构造函数。见下例类说明：
class CGoods{
char Name[21];
int Amount;
float Price;
float Total value;
public:
CGoods(){}; //缺省构造函数。因已有其他构造函数，系统不会再自动生成缺省构造，必须显式说明。
CGoods(char* name,int amount ,float price){
strcpy(Name,name);
Amount=amount;
Price=price;
Total_value=price*amount; }
……
}；//类声明结束
//下面注意如何使用：
void main(){
int n;
CGoods *pc,*pc1,*pc2;
pc=new CGoods(“夏利2000”，10，118000);
//调用三参数构造函数
pc1=new CGoods(); //调用缺省构造函数
cout<<’输入商品类数组元素数’<<endl;
cin>>n;
pc2=new CGoods[n];
//动态建立数组，不能初始化，调用n次缺省构造函数
……
delete pc;
delete pc1;
delete []pc2; }
此例告诉我们堆对象的使用方法：
申请堆空间之后构造函数运行；
释放堆空间之前析构函数运行；
再次强调：由堆区创建对象数组，只能调用缺省的构造函数，不能调用其他任何构造函数。如果没有缺省的构造函数，则不能创建对象数组。
浅拷贝与深拷贝
对象的构造，也可以由拷贝构造函数完成，即用一个对象的内容去初始化另一个对象的内容。
此时，若对象使用了堆空间（注意和“堆对象”区分），就有深、浅拷贝的问题，不清楚则很容易出错。
1、什么是浅拷贝？
2、浅拷贝可能带来什么问题？
3、什么是深拷贝？
4、深拷贝的实现方法？
什么是浅拷贝
缺省拷贝构造函数：用一个对象的内容初始化另一个同类对象，也称为缺省的按成员拷贝，不是对整个类对象的按位拷贝。这种拷贝称为浅拷贝。
class CGoods{
char *Name; //不同与char Name[21] ?
int Amount;
float Price; float Total_value;
public： CGoods(){Name=new char[21];}
CGoods(CGoods & other){ //缺省拷贝构造内容：
this->Name=other.Name;
this->Amount=other.Amount;
this->Price=other.Price;
this->Total_value="/blog/other.Total_value;}
~CGoods(){delete Name;}//析构函数
}; //类声明结束
浅拷贝带来的问题
void main(){
CGoods pc; //调用缺省构造函数
CGoods pc1(pc); //调用拷贝构造函数
} //程序执行完，对象pc1和pc将被析构，此时出错。
析构时，如用缺省的析构函数，则动态分配的堆空
间不能回收。
如果用有“delete Name;”语句的析构函数，则先
析构pc1时，堆空间已经释放，然后再析构pc
时出现了二次释放的问题。
这时就要重新定义拷贝构造函数，给每个对象独
立分配一个堆字符串，称深拷贝。
深拷贝——自定义拷贝构造
CGoods(CGoods & other){ //自定义拷贝构造
this->Name=new char[21];
strcpy(this->Name,other.Name);
this->Amount=other.Amount;
this->Price=other.Price;
this->Total_value="/blog/other.Total_value;}
例子：定义copy structor和拷贝赋值操作符(copy Assignment Operator）实现深拷贝。
//学生类定义：
class student{
char *pName; //指针成员
public:
student();
student(char *pname);
student(student &s); //拷贝构造函数
~student();
student & operator=(student &s);
//拷贝赋值操作符
};
//缺省构造函数：
student::student()
{ pName=NULL; cout<<“Constructor缺省 "; }
//带参数构造函数：
student::student(char *pname){
if(pName=new char[strlen(pname)+1])
strcpy(pName,pname);
cout <<"Constructor" <<pName<<endl;}
//拷贝构造函数：
student::student(student &s){
if(s.pName!=NULL){
if(pName=new char[strlen(s.pName)+1])
strcpy(pName,s.pName); }
//加1不可少，否则串结束符冲了其他信息，析构会出错！
else pName=NULL;
cout <<"Copy Constructor" <<pName<<endl;}
//析构函数：
student::~student(){
cout<<"Destructor"<<pName<<endl;
if(pName) delete[ ]pName;} //释放字符串
//拷贝赋值操作符：
student & student::operator=(student &s){
if(pName) delete[ ]pName;
if(s.pName){
if(pName=new char[strlen(s.pName)+1])
strcpy(pName,s.pName);}
else pName=NULL;
cout <<"Copy Assign operator" <<pName<<‘ ’;
return *this;}
堆内存是最常用的需要自定义拷贝构造函数的资源，但不是唯一的，如打开文件等也需要。
如果类需要析构函数来释放某些资源，则类也需要一个自定义的拷贝构造函数。此时，对象的拷贝就是深拷贝了。
C++中free()与delete的区别
1、new/delete是C++的操作符，而malloc/free是C中的函数。
2、new做两件事，一是分配内存，二是调用类的构造函数；同样，delete会调用类的析构函数和释放内存。而malloc和free只是分配和释放内存。
3、new建立的是一个对象，而malloc分配的是一块内存；new建立的对象可以用成员函数访问，不要直接访问它的地址空间；malloc分配的是一块内存区域，用指针访问，可以在里面移动指针；new出来的指针是带有类型信息的，而malloc返回的是void指针。
4、new/delete是保留字，不需要头文件支持；malloc/free需要头文件库函数支持。
我们看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理，见示例。
1 class Obj
2 {
3 public:
4 Obj() { cout << "Initialization" << endl; }
5 ~Obj() { cout << "Destroy" << endl; }
6 void Initialize() { cout << "Initialization" << endl; }
7 void Destroy() { cout << "Destroy" << endl; }
8 };
9
10 void UseMallocFree()
11 {
12 Obj *a = (Obj*)malloc(sizeof(obj));
13 a->Intialize();
14 // ...
15 a->Destroy();
16 free(a);
17 }
18
19 void UseNewDelete()
20 {
21 Obj *a = new Obj;
22 //...
23 delete a;
24 }类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能，函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。
这只是个例子，不会有人用malloc/free来创建类对象。另外，new和delete配套使用，new[]和delete[]配套使用。
1、new/delete是C++的操作符，而malloc/free是C中的函数。
2、new做两件事，一是分配内存，二是调用类的构造函数；同样，delete会调用类的析构函数和释放内存。而malloc和free只是分配和释放内存。
3、new建立的是一个对象，而malloc分配的是一块内存；new建立的对象可以用成员函数访问，不要直接访问它的地址空间；malloc分配的是一块内存区域，用指针访问，可以在里面移动指针；new出来的指针是带有类型信息的，而malloc返回的是void指针。
4、new/delete是保留字，不需要头文件支持；malloc/free需要头文件库函数支持。
我们看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理，见示例。
-
class Obj -
{ -
public: -
Obj() { cout << "Initialization" << endl; } -
~Obj() { cout << "Destroy" << endl; } -
void Initialize() { cout << "Initialization" << endl; } -
void Destroy() { cout << "Destroy" << endl; } -
}; -
void UseMallocFree() -
{ -
Obj *a = (Obj*)malloc(sizeof(obj)); -
a->Intialize(); -
// ... -
a->Destroy(); -
free(a); -
} -
void UseNewDelete() -
{ -
Obj *a = new Obj; -
//... -
delete a; -
}
类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能，函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中，由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数，必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。
这只是个例子，不会有人用malloc/free来创建类对象。另外，new和delete配套使用，new[]和delete[]配套使用。
c的free和c++的delete的区别
首先free对应的是malloc；delete对应的是new；free用来释放malloc出来动态内存，delete用来释放new出来的动态内存空间。
应用的区别为：
1. 数组的时候int *p=(int*)malloc(10*sizeof(int)) 释放的时候 free(p)即可；这是因为编译器对malloc做了一些特殊的处理，以保证可以正确释放内存。而当int *p=new int[10]释放的时候应为delete []p，注意[]的作用说明释放的是一个数组的内存，如果delete p则只是释放的p[0]，其余9个int的内存没有释放；这是因为当指明为[]的时候，编译器实际上是做了一个循环来释放这个数组的所有内存。
2. 在类和对象的时候会有很大区别。在使用malloc和free来处理动态内存的时候，仅仅是释放了这个对象所占的内存，而不会调用这个对象的析构函数；使用new和delete就可以既释放对象的内存的同时，调用这个对象的析构函数。
共同之处：
它们都是只把指针所指向的内存释放掉了，并没有把指针本身干掉。在free和delete之后，都需要把指向清理内存的指针置为空，即p=NULL，否则指针指向的内存空间虽然释放了，但是指针p的值还是记录的那块地址，该地址对应的内存是垃圾，p就成了“野指针”。同样会使人认为p是个合法的指针，如果程序较长，我们通常在使用一个指针前会检查p！=NULL，这样就起不到作用了。此时如果再释放p指向的空间，编译器就会报错，因为释放一个已经被释放过的空间是不合法的。而将其置为NULL之后再重复释放就不会产生问题，因为delete一个0指针是安全的。
在这里关于指针和动态申请的内存空间总结如下：
1. 指针消亡了，并不表示它指示的动态内存会自动释放；
2. 动态内存释放掉了，如果这个内存是一个动态对象，则并不表示一定会调用这个对象的析构函数；
动态内存释放掉了，并且调用了析构函数，并不表示指针会消亡或者自动变成了NULL。
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