C++ new和delete（C++動態分配和釋放記憶體）

陣列的長度是預先定義好的，在整個程式中固定不變。C++ 不允許定義元素個數不確定的陣列。例如：

int n;
int a[n];  //這種定義是不允許的

但是在實際的程式設計中，往往會出現所需的記憶體空間大小取決於實際要處理的資料多少，而實際要處理的資料數量在程式設計時無法確定的情況。如果總是定義一個儘可能大的陣列，又會造成空間浪費。何況，這個“盡可能大”到底應該多大才夠呢？

為了解決上述問題，C++ 提供了一種“動態記憶體分配”機制，使得程式可以在執行期間，根據實際需要，要求作業系統臨時分配一片記憶體空間用於存放資料。此種記憶體分配是在程式執行中進行的，而不是在編譯時就確定的，因此稱為“動態記憶體分配”。

在 C++ 中，通過 new 運算子來實現動態記憶體分配。new 運算子的第一種用法如下：

T *p = new T;

其中，T 是任意型別名，p 是型別為 T* 的指標。

這樣的語句會動態分配出一片大小為 sizeof(T) 位元組的記憶體空間，並且將該記憶體空間的起始地址賦值給 p。例如：

int* p;
p = new int;
*p = 5;

第二行動態分配了一片 4 個位元組大小的記憶體空間，而 p 指向這片空間。通過 p 可以讀寫該記憶體空間。

new 運算子還有第二種用法，用來動態分配一個任意大小的陣列：

T *p =new T[N];

其中，T 是任意型別名，p 是型別為 T* 的指標，N 代表“元素個數”，可以是任何值為正整數的表示式，表示式中可以包含變數、函數呼叫等。這樣的語句動態分配出 N × sizeof(T) 個位元組的記憶體空間，這片空間的起始地址被賦值給 p。例如：

int* pn;
int i = 5 ;
pn = new int[i*20];
pn[0] = 20 ;
pn[100] = 30;

最後一行編譯時沒有問題，但執行時會導致陣列越界。因為上面動態分配的陣列只有 100 個元素，pn[100] 已經不在動態分配的這片記憶體區域之內了。

如果要求分配的空間太大，作業系統找不到足夠的記憶體來滿足，那麼動態記憶體分配就會失敗，此時程式會拋出異常。關於這一點，將在後續章節中介紹。

程式從作業系統動態分配所得的記憶體空間在使用完後應該釋放，交還作業系統，以便作業系統將這片記憶體空間分配給其他程式使用。C++ 提供 delete 運算子，用以釋放動態分配的記憶體空間。delete 運算子的基本用法如下：

delete p;

p 是指向動態分配的記憶體的指標。p 必須指向動態分配的記憶體空間，否則執行時很可能會出錯。例如：

int* p = new int;
*p = 5;
delete p;
delete p;  //本句會導致程式出錯

上面的第一條 delete 語句正確地釋放了動態分配的 4 個位元組記憶體空間。第二條 delete 語句會導致程式出錯，因為 p 所指向的空間已經釋放，p 不再是指向動態分配的記憶體空間的指標了。

如果是用 new 的第二種用法分配的記憶體空間，即動態分配了一個陣列，那麼釋放該陣列時，應以如下形式使用 delete 運算子：

delete[] p;

p 依然是指向動態分配的記憶體的指標。例如：

int* p = new int[20];
p[0] = 1;
delete[] p;

同樣地，要求被釋放的指標 p 必須是指向動態分配的記憶體空間的指標，否則會出錯。

如果動態分配了一個陣列，但是卻用delete p的方式釋放，沒有用[]，則編譯時沒有問題，執行時也一般不會發生錯誤，但實際上會導致動態分配的陣列沒有被完全釋放。

牢記，用 new 運算子動態分配的記憶體空間，一定要用 delete 運算子釋放。否則，即便程式執行結束，這部分記憶體空間仍然不會被作業系統收回，從而成為被白白浪費掉的記憶體垃圾。這種現象也稱為“記憶體洩露”。

如果一個程式不停地進行動態記憶體分配而總是沒有釋放，那麼可用記憶體就會被該程式大量消耗，即便該程式結束也不能恢復。這就會導致作業系統執行速度變慢，甚至無法再啟動新的程式。但是，只要重新啟動計算機，這種情況就會消失。

程式設計時如果進行了動態記憶體分配，那麼一定要確保其後的每一條執行路徑都能釋放它。

另外還要注意，釋放一個指標，並不會使該指標的值變為 NULL。