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宠上武
4 years ago
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1 C++ 程序设计第 12 章管理计算机学院黄章进

2 内容管理 12.1 (12.1.2) 12.2 动态数组 (12.2.1) 2

3 对象生存期之前程序中所使用的对象有严格定义的生存期全局对象在程序启动时分配, 在程序结束时销毁局部自动对象在进入定义所在块中被创建, 在离开块时销毁局部静态对象在第一次使用前分配, 在程序结束时销毁 C++ 还支持动态分配对象动态分配对象 (dynamically allocated object) 的生存期与创建的位置无关, 直到被显式释放才会销毁 3

4 内存空间 C++ 程序中使用的内存空间静态内存 (static memory) 用来保存局部静态对象类静态数据成员以及定义在任何函数之外的变量 ( 全局变量 ) 栈内存 (stack memory) 用于保存定义在函数内的非静态对象分配在静态或栈内存中对象由编译器自动创建和销毁自由空间 (free store) 或堆 (heap) 用来存储动态分配的对象动态对象的生存期由程序来控制 4

5 管理 C++ 中, 管理通过一对运算符来完成 new, 在中为对象分配空间 ( 初始化可选 ) 并返回一个指向该对象的指针 delete, 接受一个动态对象的指针, 销毁该对象并释放与之关联的内存 5

6 使用 new 动态分配和初始化对象在自由空间中分配的对象是无名的, new 返回一个指向所分配对象的指针 int *pi = new int; // pi points to a dynamically allocated, unnamed, uninitialized int string *ps = new string; // initialized to empty string 默认情况下, 动态分配的对象是默认初始化的 6

7 使用 new 动态分配和初始化对象可以使用直接初始化的方式来初始化动态分配对象可使用传统的圆括号形式或花括号列表初始化形式 int *pi = new int(1024); // object to which pi points has value 1024 string *ps = new string(10, '9'); // *ps is " " // vector with ten elements with values from 0 to 9 vector<int> *pv = new vector<int>{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; 7

8 使用 new 动态分配和初始化对象通过在类型名后跟一对空括号可对动态分配对象进行值初始化 string *ps1 = new string; // default initialized to the empty string string *ps = new string(); // value initialized to the empty string int *pi1 = new int; // default initialized; *pi1 is undefined int *pi2 = new int(); // value initialized to 0; *pi2 is 0 如果使用圆括号提供单一初始值, 可以用 auto 来推断要分配对象的类型 auto p1 = new auto(obj); // p points to an object of the type of obj auto p2 = new auto{a,b,c}; // error: must use parentheses for the initializer 8

9 动态分配 const 对象可以用 new 分配 const 对象, 返回一个指向 const 的指针 // allocate and initialize a const int const int *pci = new const int(1024); // allocate a default-initialized const empty string const string *pcs = new const string; 动态分配的 const 对象必须初始化对有默认构造函数的类类型,const 动态对象可以隐式初始化其他类型的对象, 必须显式初始化 9

10 内存耗尽默认情况下, 如果 new 不能分配所要求的内存空间, 抛出类型为 bad_alloc 的异常 int *p1 = new int; // if allocation fails, new throws std::bad_alloc int *p2 = new (nothrow) int; // if allocation fails, new returns a null pointer 通过向定位 new(placement new) 表达式传递额外的参数 nothrow 可以阻止抛出异常 nothrow 是由标准库定义的一个对象如果不能分配所需内存, 返回一个空指针 bad_alloc 和 nothrow 都定义在头文件 new 中 10

11 释放通过 delete 表达式 (delete expression) 释放指针指向的 delete 表达式销毁给定指针指向的对象, 并释放对应的内存 delete p; // p must point to a dynamically allocated object or be null 释放一个 const 动态对象, 只要 delete 指向它的指针 const int *pci = new const int(1024); delete pci; // ok: deletes a const object 11

12 指针值和 delete 传递给 delete 的指针必须指向动态分配的内存, 或者是一个空指针释放一块并非 new 分配的内存, 或者将相同的指针值释放多次, 其行为是未定义的 int i, *pi1 = &i, *pi2 = nullptr; double *pd = new double(33), *pd2 = pd; delete i; // error: i is not a pointer delete pi1; // undefined: pi1 refers to a local delete pd; // ok delete pd2; // undefined: the memory pointed to by pd2 was already freed delete pi2; // ok: it is always ok to delete a null pointer 12

13 delete 后重置指针值 delete 后, 指针变成一个空悬指针 (dangling pointer), 即指向一块曾存储对象但现已无效的内存的指针空悬指针有未初始化指针的所有问题一种解决方法是 : 在指针即将离开其作用域之前释放内存如果需要保留指针, 可在 delete 后把 nullptr 赋给指针 14

14 重置指针后仍有问题的一个基本问题是可能有多个指针指向相同的内存在 delete 内存之后重置指针只对这个指针有效, 对其他任何仍指向 ( 已释放的 ) 内存的指针式没有作用的 int *p(new int(42)); // p points to dynamic memory auto q = p; // p and q point to the same memory delete p; // invalidates both p and q p = nullptr; // indicates that p is no longer bound to an object 15

15 管理容易出错使用 new 和 delete 管理的三个常见问题忘记 delete 内存, 造成内存泄露使用已经释放掉的对象可在 delete 后置指针为空来检测这种错误释放同一块内存两次只使用标准库提供的智能指针 (smart pointer) 可以避免所有这些问题 16

16 作业练习 12.8: 指出下面函数中的问题 bool b() { int* p = new int; //... return p; } 练习 12.9: 解释下面代码执行的结果 int *q = new int(42), *r = new int(100); r = q; 17

17 动态数组管理 C++ 语言定义了另一种 new 表达式, 可以分配并初始化一个对象数组 18

18 new 和数组动态数组通过在类型名后跟的方括号中指明要分配的对象数目, 让 new 分配一个数组 new 返回指向第一个对象的指针方括号中的大小必须是整型, 但不必是常量 // call get_size to determine how many ints to allocate int *pia = new int[get_size()]; // pia points to the first of these ints 如果使用数组类型的类型别名,new 表达式中就不需要方括号了 typedef int arrt[42]; // arrt names the type array of 42 ints int *p = new arrt; // allocates an array of 42 ints; p points to the first one 19

19 分配数组得到元素指针 new 和数组用 new 分配一个数组时, 并未得到数组类型的对象, 而是得到一个指向数组元素类型的指针不能对动态数组 begin 或 end 也不能用范围 for 语句来处理 ( 所谓的 ) 动态数组中的元素 20

20 初始化动态数组 new 和数组默认情况下,new 分配的对象 ( 单个或数组 ) 都是默认初始化的通过在大小之后跟一对空括号来值初始化动态数组中的元素 int *pia = new int[10]; int *pia2 = new int[10](); initialized to 0 string *psa = new string[10]; // block of ten uninitialized ints // block of ten ints value // block of ten empty strings string *psa2 = new string[10](); // block of ten empty strings 21

21 初始化动态数组 new 和数组还可以提供元素初始值的花括号列表 // block of ten ints each initialized from the corresponding initializer int *pia3 = new int[10]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; // block of ten strings; the first four are initialized from the given initializers, remaining elements are value initialized string *psa3 = new string[10]{"a", "an", "the", string(3,'x')}; 如果初始值少于元素, 则初始化数组中开始部分的元素, 剩余元素被值初始化如果初始值多于元素, 则分配失败不能用 auto 分配动态数组 22

22 可动态分配空数组 new 和数组可使用任意整型表达式来确定要分配对象的数目 size_t n = get_size(); // get_size returns the number of elements needed int* p = new int[n]; // allocate an array to hold the elements for (int* q = p; q!= p + n; ++q) /* process the array */ ; 不能创建大小为 0 的静态数组对象, 但用 new 分配大小为 0 的数组是合法的 new 返回零长度数组的尾后指针, 该指针不应被解引用 char arr[0]; // error: cannot define a zero-length array char *cp = new char[0]; // ok: but cp can't be dereferenced 23

23 释放动态数组 new 和数组使用特殊形式的 delete 在指针前加空方括号对来释放动态数组 delete p; // p must point to a dynamically allocated object or be null delete [] pa; // pa must point to a dynamically allocated array or be null 数组中的元素按逆序销毁释放动态数组时, 空方括号对是必需的 typedef int arrt[42]; // arrt names the type array of 42 ints int *p = new arrt; // allocates an array of 42 ints; p points to the first one delete [] p; // brackets are necessary because we allocated an array 24

OOP with Java 通知 Project 2 提交时间 : 3 月 14 日晚 9 点另一名助教 : 王桢学习使用文本编辑器学习使用 cmd: Power shell 阅读参考资料

OOP with Java Yuanbin Wu cs@ecnu OOP with Java 通知 Project 2 提交时间 : 3 月 14 日晚 9 点另一名助教 : 王桢 Email: 51141201063@ecnu.cn 学习使用文本编辑器学习使用 cmd: Power shell 阅读参考资料 OOP with Java Java 类型引用不可变类型对象存储位置作用域 OOP