Динамический массив и динамическое выделение памяти

Массивы являются разумным подходом к хранению данных, но они имеют серьёзный недостаток: мы должны знать при написании программы, насколько большой массив нам нужен. Компилятор С++ требует, чтобы значение размерности массива было константой, поэтому как правило приходится завышать размерность массива, что приводит к перерасходу памяти.

Таким образом, если до начала работы программы неизвестно, сколько в массиве будет элементов, то следует использовать динамические массивы. Динамические массивы создают с помощью операции new, при этом необходимо указать тип и размерность, например:

int n;

… cin >> n;

float *a = new float [n];

В последней строке описан указатель на вещественную величину, которому присваивается адрес начала непрерывной области динамической памяти, выделенной с помощью операции new. Операционной системой выделяется столько памяти, сколько необходимо для хранения n величин типа float. При этом, величина n естественно может быть переменной.

Динамические массивы нельзя при создании инициализировать, и они не обнуляются. Преимущество динамических массивов состоит в том, что их размерность может быть переменной, т.е. объём памяти выделяемой под массив, определяется не программистом, а на этапе выполнения программы. Доступ к элементам динамического массива осуществляется точно так же, как к статическим, например, к элементу номер 5 приведённого выше массива можно обратиться как а[5] или *(а+5).

Если динамический массив в какой-то момент работы программы перестаёт быть нужным и мы собираемся впоследствии использовать выделенную под него память повторно, необходимо освободить её с помощью операции delete [ ], например: delete [ ] a;. Размерность массива при этом не указывается, но квадратные скобки обязательны.

Рассмотрим пример, демонстрирующий использование операции динамического выделения памяти. Программа вычисляет сумму элементов массива.

int main() {

int N, i, sum=0;

cout << "Vvedite kol-vo elementov massiva: "; cin >> N;

int *mas = new int [N];

for(i=0; i<N; i++) {

cout << "Vvedite element " << i << ": ";

cin >> mas[i];

}

for(i=0; i<N; i++) {

sum = sum + mas[i];

}

cout << "\nSumma elementov massiva: " << sum << endl;

delete [ ] mas;// эта строка не обязательна, поскольку программа закончила работу

getch(); return 0; }

Время жизни динамического, как и любой динамической переменной, - с момента выделения памяти до момента её освобождения. Область действия зависит от места описания указателя, через который производится работа с массивом. Область действия и время жизни указателей подчиняется общим правилам для переменных.

В приведённом примере мы применили операцию освобождения выделенных участков памяти delete [ ], которая на самом деле (в данном случае) и не нужна, так как память автоматически освобождается после завершения программы. Однако предположим, что мы используем операцию new в функции. Если функция использует локальную переменную-указатель на память, выделенную с использованием new, то указатель будет уничтожен по окончании работы функции, но память, в случае отсутствия delete [ ], останется выделенной и при этом недоступной из программы. Поэтому освобождение памяти после того, как она была использована и больше не требуется, является хорошим тоном. При этом надо быть внимательными и не использовать указатели на освобождённую ранее память.

Естественно можно осуществлять динамическое выделение памяти и для многомерных массивов. Существует несколько способов решения этого вопроса. Более универсальный и безопасный способ выделения памяти под двумерный массив заключается в том, что обе его размерности задаются на этапе выполнения программы. Рассмотрим пример.

int main() {

int Nstr, Nstb, i, j;

cout << "Vvedite kol-vo strok i stolbcov: ";

cin >> Nstr >> Nstb;

int **mas = new int *[Nstr];// 1

for(i=0; i<Nstr; i++)// 2

mas[i] = new int [Nstb];// 3

for(i=0; i<Nstr; i++)

for(j=0; j<Nstb; j++) {

cout << "Vvedite element stroki " << i << ", stolbca " << j << ": ";

cin >> mas[i][j];

}

…

Здесь, в операторе 1 объявляется переменная типа "указатель на указатель на int" и выделяется память под массив указателей на строки массива. В операторе 2 организуется цикл для выделения памяти под каждую строку массива. В операторе 3 каждому элементу массива указателей на строки присваивается адрес начала участка памяти, выделенного под строку двумерного массива. Каждая строка состоит из Nstb элементов типа int.

Лекция 8(17 стр.)