From Gossip@caterpillar

C++ Gossip: new 運算子與 delete 運算子

到目前為止，您都是事先宣告好所要使用的變數，當程式開始執行時，這些變數就會自動被配置記憶體空間。

然而有時有些變數並不知道何時會被使用，您希望在使用到的時候再配置空間給變數，並在變數不使用的時候，將變數所佔有的空間還給記憶體，這時候我們可以使用new運算子與delete運算子。

舉個簡單的例子來說，您可以在程式中以動態的方式來配置一個int型態大小的記憶體，例如：

int *ptr = new int;

在這段程式中，new運算子會配置一個int所需要的空間，並傳回該空間的位址，所以您使用指標ptr來儲存這個位址，這段程式只配置空間但不初始空間中的儲存值，如果要在配置完成後指定儲存值，則可以如此宣告：

int
*ptr = new int(100);

這段程式在配置空間之後，會將空間中的儲存值設定為100，以下使用一個簡單的程式來示範動態配置的使用：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() {
    int *ptr = new int(100); 

    cout << "空間位置:" << ptr 
         << endl; 
    cout << "空間儲存值：" << *ptr
         << endl; 

    *ptr = 200; 

    cout << "空間位置:" << ptr 
         << endl;
    cout << "空間儲存值：" << *ptr 
         << endl;

    delete ptr;
 
    return 0; 
}

執行結果：

空間位置:0x3d2458
空間儲存值：100
空間位置:0x3d2458
空間儲存值：200

使用new運算子動態配置的空間，在整個程式結束前並不會自動歸還給記憶體，您必須使用delete將這個空間還給記憶體，如上面的程式在結束前所作的動作，在這個程式中，雖然顯示完畢後程式也就結束，但這邊還是示範delete的用法，而這也是個好習慣，日後您的程式在持續執行過程中若大量使用new而沒有適當的使用delete的話，由於空間一直沒有歸還，最後將導致整個記憶體空間用盡。

接下來看一個簡單的動態記憶體配置的應用，您知道陣列使用的一個缺點，就是陣列的大小必須事先決定好，然而有時候您無法知道我們會使用多大的陣列，或者希望由使用者自行決定陣列大小，這時候您就可以使用動態記憶體配置加上指標運算來解決這個問題，先說明陣列動態配置的方式，如下所示：

int *arr = new int[1000];

這段程式碼動態配置了1000個int大小的空間，並傳回空間的第一個位址，配置後的空間資料是未知的，沒有方法在動態配置陣列空間後同時宣告元素初值。

同樣的，使用new配置得來的空間，在不使用時應該使用delete歸還給記憶體，方法如下：

delete [] arr;

注意在使用delete歸還陣列空間給記憶體時，我們必須加上[ ]，表示歸還的是整個陣列空間。

下面這個程式是個陣列動態配置的簡單示範：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() {
    int size = 0; 

    cout << "請輸入陣列長度："; 
    cin >> size; 
    int *arr = new int[size]; 

    cout << "指定元素值：" << endl; 
    for(int i = 0; i < size; i++) { 
        cout << "arr[" << i << "] = "; 
        cin >> *(arr+i); 
    } 

    cout << "顯示元素值：" << endl; 
    for(int i = 0; i < size; i++) {
        cout << "arr[" << i << "] = " << *(arr+i)
             << endl; 
    } 

    delete [] arr; 
 
    return 0; 
}

執行結果：

請輸入陣列長度：5
指定元素值：
arr[0] = 1
arr[1] = 2
arr[2] = 3
arr[3] = 4
arr[4] = 5
顯示元素值：
arr[0] = 1
arr[1] = 2
arr[2] = 3
arr[3] = 4
arr[4] = 5

您也可以使用指標來模擬二維陣列，只要清楚二維陣列中的兩個維度的索引值之位移量就可以了，這在二維陣列中有談到了，下面這個程式是個簡單的示範：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() {
    int m = 0;
    int n = 0; 

    cout << "輸入二維陣列維度："; 
    cin >> m >> n; 

    int *ptr = new int[m*n]; 
 
    for(int i = 0; i < m; i++) {
        for(int j = 0; j < n; j++) {
            *(ptr + n*i + j) = i+j; 
        }
    }

    for(int i = 0; i < m; i++) { 
        for(int j = 0; j < n; j++) {
            cout << *(ptr+n*i+j) << "\t"; 
        } 
        cout << endl; 
    } 

    delete [] ptr; 
 
    return 0; 
}

執行結果：

輸入二維陣列維度：4 5
0       1       2       3       4
1       2       3       4       5
2       3       4       5       6
3       4       5       6       7