C++/Zarządzanie pamięcią

W języku C++ do alokowania pamięci służy operator new a do zwalniania - delete. W C++ można również stosować funkcje malloc i free, jednak należy być ostrożnym. Najczęstszym błędem jest mieszanie operatorów new i delete z funkcjami malloc i free, np. zwalnianie pamięci zaalokowanej przez new przy pomocy free.

Rozważmy prosty przykład. Załóżmy, że chcemy stworzyć wektor 10 liczb typu całkowitego. Możemy to zrobić na dwa sposoby.W stylu znanym z języka C:

int *Wektor = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
free(Wektor);

Albo w stylu C++:

int *Wektor = new int[10];
delete [] Wektor;

Od razu widać, że drugi zapis jest zdecydowanie łatwiejszy i przyjemniejszy w użyciu. To jest podstawowa zaleta operatora new - krótszy zapis. Wystarczy wiedzieć jakiego typu ma być obiekt, który chcemy powołać do życia, nie martwiąc się o rozmiar alokowanego bloku pamięci. Za pomocą operatora new można również tworzyć tablice wielowymiarowe:

int **Wektory = new int *[5];
for( int i=0; i<5; ++i )
   Wektory[i] = new int [10];

W ten sposób stworzono tablicę dwuwymiarową którą statycznie zadeklarowalibyśmy jako:

int Wektory[5][10];

Jenak w przeciwieństwie do int Wektory[5][10], która jest tablicą dwuwymiarową, nasze int **Wektory jest tablicą tablic i może być rozrzucone po całej pamięci.

Ilość elementów poszczególnych wymiarów nie musi być jednakowa. Można np zadeklarować tablicę taką:

int **Wektory = new int *[2];
Wektory[0] = new int [5];
Wektory[1] = new int;

Przy takiej deklaracji pierwszy wiersz ma 5 elementów (tablica) a drugi to jeden element. Deklaracja tablic o większej ilości wymiarów przebiega podobnie:

int ***Wektory = NULL;      // deklarujemy tablicę 3-wymiarową
Wektory = new int **[5];  // pierwszy wymiar
Wektory[0] = new int *[10]; // pierwszy element pierwszego wymiaru
Wektory[1] = new int *[3];  // drugi element pierwszego wymiaru
....
Wektory[0][1] = new int [3] // wymiar I = 0 -> wymiar II = 1 -> 3 elementy(tablica)
Wektory[0][3] = new int [5] // wymiar I = 0 -> wymiar II = 3 -> 5 elementów(tablica)
Wektory[1][2] = new int;    // wymiar I = 1 -> wymiar II = 2 -> 1 element
...

Stosując ten algorytm ogólnie można deklarować tablice n-wymiarowe bez większego problemu. Usuwanie tablic wielowymiarowych przebiega podobnie jak jednowymiarowych z tą różnicą, że usuwanie zaczynamy od "najgłębszego" wymiaru:

int ***Wektory = new int **[2];
Wektory[0] = new int *[2];
Wektory[1] = new int *[2];
Wektory[0][0] = new int;     // pojedyncza zmienna dynamniczna! nie tablica
Wektory[0][1] = new int [5]; // zmienna tablicowa
Wektory[1][0] = new int [3];   
Wektory[1][1] = new int [2];
...
// Kod programu
...
// III wymiar
delete Wektory[0][0];        // kasujemy pojedynczą zmienną
delete [] Wektory[0][1];
delete [] Wektory[1][0];
delete [] Wektory[1][1];
// II wymiar
delete [] Wektory[0];
delete [] Wektory[1];
// I wymiar
delete [] Wektory;

Zwrócić uwagę trzeba na dwie rzeczy:

• delete [] używamy dla zmiennych tablicowych, a delete dla pojedynczych zmiennych
• Kolejność zwalniania wymiarów jest odwrotna niż ich tworzenia

Drugą zaletą jest fakt, że przy okazji alokacji pamięci możemy wywołać odpowiedni konstruktor inicjując wartości zmiennych obiektu, np.

Test *Test = new Test(1,2);

zakładając, że obiekt Test posiada dwie zmienne typu całkowitego i zdefiniowany konstruktor Test(int,int).

Kolejną korzyścią jest możliwość przeciążania. Jednak to już jest temat na inny rozdział.