VC动态数组实现
数组类型的变量有三个重要的限制:数组长度固定不变,在编译时必须知道其长度,数组只在定义它的块语句内存在.
实际的程序往往不能忍受这样的限制-------它们需要在运行时 动态地分配数组.虽然数组长度是固定的,但动态分配的数组不必在编译时知道其长度,可以(通常也是)在运行时才确定数组长度.与数组变量不同,动态分配的数组将一直存在,知道程序显式释放它为止.
每一个程序在执行时都占用一款可用的内存空间,用于存放动态分配的对象,此内存空间称为程序的自由存储区(free store)或堆(heap).C语言程序使用一对标准库函数malloc和free在自由存储区中分配存储空间,而C++语言则使用new和delete表达式实现相同的功能。
1.动态数组的定义
数组变量通过指定类型、数组名和维数来定义.而动态分配数组时,只需指定类型和数组长度,不必为数组对象命名,new表达式返回指向新分配数组的第一个元素的指针:
int *pia=new int[10]; //array of 10 uninitialized ints
此new表达式分配了一个含有10个int型元素的数组,并返回指向该数组第一个元素的指针,此返回值初始化了之怎pia.
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.在自由存储区中创建的数组对象是没有名字的,程序员只能通过其地址间接地访问堆中的对象.
2.初始化动态分配的数组
动态分配数组时,如果数组元素具有类类型,将使用该类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:
string *psa=new string[10]; //array of 10 empty strings
int *pia=new int[10];  //array of 10 ninitialized ints
这两个new表达式都分配了含有10个对象的数组.其中第一个数组是string类型,分配了保存对象的内存空间后,将调用string类型的默认构造函数依次初始化数组中的每个元素(实际上string对象都是空串，结尾无‘\0’).第二个数组则具有内置类型的元素,分配了存储10个int对
象的内存空间,但这些元素没有初始化.
也可使用跟在数组长度后面的一对空圆括号,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.
注解: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.const对象的动态数组
如果我们在自由存储区中创建的数组存储了内置类型的const对象,则必须为这个数组提供初始化:因为数组元素都是定义数组初始化const对象,无法赋值.实现这个要求的唯一方法是对数组做值的初始化:
//error:uninitialized const array
const int *pci_bad=new const int[100];
/
/ok:value-initialized const array
const int *pci_ok=new const int[100]();
C++允许定义类类型的const数组,但该类类型必须提供默认构造函数:
//ok:array of 100 empty strings
const string *pcs=new const string[100];
在这里,将使用string类的默认构造函数初始化数组元素.
当然,已创建的常量元素不允许修改------因此这样的数组实际上用处不大.
4.允许动态分配空数组
之所以要动态分配数组,往往是由于编译时并不知道数组的长度.我们可以编写如下代码
size_t n=get_size();  //get_size returns number of elements needed
int *p=new int[n];
for(int *q=p;q!=p+n;++q)
/
* process the array */;
计算数组长度,然后创建和处理该数组.
有趣的是,如果get_size返回0会怎么样?答案是:代码仍然正确执行.C++虽然不允许定义长度为0的数组变量,但明确指出,调用new动态创建长度为0的数组是合法的:
char arr[0];  //error:cannot define zero-length array
char *cp=new char[0]; //ok:but cp can't be dereferenced
用new动态创建长度为0的数组时,new返回有效的非零指针.该指针与new返回的其他指针不同,不能进行解引用操作,因为它毕竟没有指向任何元素.而允许的操作包括:比较运算,因此该指针能在循环中使用;在该指针上加(减)0,或者减去本身值,得0值.
在上述例题中,如果get_size返回0,则仍然可以成功调用new,但是p并没有指向任何对象,数组是空的.因为n为0,所以for循环实际比较的是p和q,而q是用p初始化的,两者具有相等的值,因此for循环条件不成立,循环体一次都没有执行
5.动态空间的释放
动态分配的内存最后必须进行释放,否则,内存最终将会逐渐耗尽.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还给程序的自由存储区.C++语言为指针提供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,把相应的内存返还给自由存储区.在关键字delete和指针之间的空方括号对是必不可少的:它告诉编译器该指针指向的是自由存储区中的数组,而并非单个对象.
小心:如果遗漏了空方括号对,这是一个编译器无法发现的错误,将导致程序在运行时出错.
理论上,回收数组时缺少空方括号对,至少会导致运行时少释放了内存空间,从而产生内存泄漏(memory leak).对于某些系统和/或元素类型,有可能会带来更严重的运行时错误.因此,在释放动态数组时千万别忘了方括号对.
C风格字符串与C++的标准库类型string的比较:
以下两段程序反映了使用C风格字符串与C++的标准库类型string的不同之处.使用string类型的版本更短、更容易理解,而且出错的可能性更小:
//C-style character string implementation
const char *pc="a very long literal string";
const size_t len=strlen(pc +1); //space to allocate
//performance test on string allocation and copy
for(size_t ix=0;ix!=1000000;++ix){
char *pc2=new char[len+1]; //allocate the space
strcpy(pc2,pc);            //do the copy
if(strcmp(pc2,pc))        //use the nuw string
  ; //do nothing
delete[] pc2;              //free the memory
}
//string implementation
string str("a very long literal string");
//performance test on string allocation and copy
for(int ix=0;ix!=1000000;++ix){
string str2=str;  //do the copy,automatically allocated
if(str!=str2)    //use the new string
  ; //do nothing
}                                  //str2 is automatically freed
6.动态数组的使用
通常是因为在编译时无法知道数组的维数,所以才需要动态创建该数组.例如,在程序执行过程中,常常使用char*指针指向多个C风格字符串,于是必须根据每个字符串的长度实时地动态分配存储空间.采用这种技术要比建立固定大小的数组安全.如果程序员能够准确计算出运行时需要的数组长度,就不必再担心因数组变量具有固定的长度而造成的溢出问题.
假设有以下C风格字符串:
const char *noerr="success";
//...
const char *err189="Error: a function declaration must "
                  "specify a function return type!";
我们想在运行时把这两个字符串中的一个复制给新的字符数组,于是可以用以下程序在运行时计算维数:
const char *errorTxt;
if(errorFound)
errorTxt=err189;
else
errorTxt=noerr;
//remember the 1 for the terminating null
int dimension=strlen(errorTxt)+1;
char *errMsg=new char[dimension];
/
/copy the text for the error into errMsg
strncpy (errMsg,errorTxt,dimension);
别忘记标准库函数strlen返回的是字符串的长度,并不包括字符串结束符,在获得的字符串长度上必须加1以便在动态分配时预留结束符的存储空间.

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