C++动态分配和撤销内存以及结构体类型作为函数参数

C++动态分配内存(new)和撤销内存(delete)
在软件开发过程中,常常需要动态地分配和撤销内存空间,例如对动态链表中结点的插入与删除。在C语言中是利用库函数malloc和free来分配和撤销内存空间的。C++提供了较简便而功能较强的运算符new和delete来取代malloc和free函数。

注意: new和delete是运算符,不是函数,因此执行效率高。

虽然为了与C语言兼容,C++仍保留malloc和free函数,但建议用户不用malloc和free函数,而用new和delete运算符。new运算符的例子:

new int; //开辟一个存放整数的存储空间,返回一个指向该存储空间的地址(即指针)
new int(100); //开辟一个存放整数的空间,并指定该整数的初值为100,返回一个指向该存储空间的地址
new char[10]; //开辟一个存放字符数组(包括10个元素)的空间,返回首元素的地址
new int[5][4]; //开辟一个存放二维整型数组(大小为5*4)的空间,返回首元素的地址
float *p=new float (3.14159); //开辟一个存放单精度数的空间,并指定该实数的初值为//3.14159,将返回的该空间的地址赋给指针变量p

new运算符使用的一般格式为:

  new 类型 [初值];

用new分配数组空间时不能指定初值。如果由于内存不足等原因而无法正常分配空间,则new会返回一个空指针NULL,用户可以根据该指针的值判断分配空间是否成功。

delete运算符使用的一般格式为:

  delete [ ] 指针变量

例如要撤销上面用new开辟的存放单精度数的空间(上面第例,应该用

  delete p;

前面用“new char[10];”开辟的字符数组空间,如果把new返回的指针赋给了指针变量pt,则应该用以下形式的delete运算符撤销该空间:

  delete [] pt; //在指针变量前面加一对方括号,表示是对数组空间的操作

【例】开辟空间以存放一个结构体变量。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct Student //声明结构体类型Student
{
  string name;
  int num;
  char sex;
};
int main( )
{
  Student *p; //定义指向结构体类型Student的数据的指针变量
  p=new Student; //用new运算符开辟一个存放Student型数据的空间
  p->name="Wang Fun"; //向结构体变量的成员赋值
  p->num=10123;
  p->sex='m';
  cout<<p->name<<endl<<p->num
  <<endl<<p->sex<<endl; //输出各成员的值
  delete p; //撤销该空间
  return 0;
}

运行结果为:

Wang Fun 10123 m

图为new student开辟的空间。

在动态分配/撤销空间时,往往将这两个运算符和结构体结合使用,是很有效的。可以看到:
要访问用new所开辟的结构体空间,无法直接通过变量名进行,只能通过指针p进行访问。如果要建立一个动态链表,必须从第一个结点开始,逐个地开辟结点并输入各结点数据,通过指针建立起前后相链的关系。

C++结构体类型作为函数参数
将一个结构体变量中的数据传递给另一个函数,有下列3种方法:
用结构体变量名作参数。一般较少用这种方法。
用指向结构体变量的指针作实参,将结构体变量的地址传给形参。
用结构体变量的引用变量作函数参数。

下面通过一个简单的例子来说明,并对它们进行比较。

【例】有一个结构体变量stu,内含学生学号、姓名和3门课的成绩。要求在main函数中为各成员赋值,在另一函数print中将它们的值输出。

1) 用结构体变量作函数参数。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct Student//声明结构体类型Student
{
  int num;
  char name[20];
  float score[3];
};
int main( )
{
  void print(Student); //函数声明,形参类型为结构体Student
  Student stu; //定义结构体变量
  stu.num=12345; //以下5行对结构体变量各成员赋值
  stu.name="Li Fung";
  stu.score[0]=67.5;
  stu.score[1]=89;
  stu.score[2]=78.5;
  print(stu); //调用print函数,输出stu各成员的值
  return 0;
}
void print(Student st)
{
  cout<<st.num<<" "<<st.name<<" "<<st.score[0]
  <<" " <<st.score[1]<<" "<<st.score[2]<<endl;
}

运行结果为:

12345 Li Fung 67.5 89 78.5 (2)

2)用指向结构体变量的指针作实参在上面程序的基础上稍作修改即可。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct Student
{
  int num; string name; //用string类型定义字符串变量
  float score[3];
}stu={12345,"Li Fung",67.5,89,78.5}; //定义结构体student变量stu并赋初值
int main( )
{
  void print(Student *); //函数声明,形参为指向Student类型数据的指针变量
  Student *pt=&stu; //定义基类型为Student的指针变量pt,并指向stu
  print(pt); //实参为指向Student类数据的指针变量
  return 0;
}
//定义函数,形参p是基类型为Student的指针变量
void print(Student *p)
{
  cout<<p->num<<" "<<p->name<<" "<<p->score[0]<<" " <<
  p->score[1]<<" "<<p->score[2]<<endl;
}

调用print函数时,实参指针变量pt将stu的起始地址传送给形参p(p也是基类型为student的指针变量)。这样形参p也就指向stu,见图。

在print函数中输出p所指向的结构体变量的各个成员值,它们也就是stu的成员值。在main函数中也可以不定义指针变量pt,而在调用print函数时以&stu作为实参,把stu的起始地址传给实参p。

3) 用结构体变量的引用作函数参数

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct Student
{
  int num;
  string name;
  float score[3];
}stu={12345,"Li Li",67.5,89,78.5};
int main( )
{
  void print(Student &);
  //函数声明,形参为Student类型变量的引用
  print(stu);
  //实参为结构体Student变量
  return 0;
}
//函数定义,形参为结构体Student变量的引用
void print(Student &stud)
{
  cout<<stud.num<<" "<<stud.name<<" "<<stud.score[0]
  <<" " <<stud.score[1]<<" "<<stud.score[2]<<endl;
}

程序(1)用结构体变量作实参和形参,程序直观易懂,效率是不高的。
程序(2)采用指针变量作为实参和形参,空间和时间的开销都很小,效率较高。但程序(2)不如程序(1)那样直接。
程序(3)的实参是结构体Student类型变量,而形参用Student类型的引用,虚实结合时传递的是stu的地址,因而效率较高。它兼有(1)和(2)的优点。

引用变量主要用作函数参数,它可以提高效率,而且保持程序良好的可读性。在本例中用了string方法定义字符串变量,在某些C++系统中目前不能运行这些程序,读者可以修改程序,使之能在自己所用的系统中运行。

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