C++动态内存分配与链表操作

"本文档主要介绍了动态内存分配和数据结构中的单链表类型模板的定义。内容涵盖了自由存储区的内存分配、链表的基本操作以及模板在数据结构实现中的应用。" 在C++编程中，动态内存分配是一种在程序运行时根据需要分配内存的方法，这与静态存储分配形成对比。静态存储分配在编译时就已经确定，而动态内存分配则允许在运行时决定内存的大小和生命周期。动态内存分配主要发生在自由存储区，其中使用`new`运算符来请求内存，并通过`delete`运算符来释放内存。 7.1 自由存储区内存分配 自由存储区用于动态内存管理，它不包括栈和堆。在C++中，局部变量和全局变量是在栈上分配的，而动态分配的对象则存在于自由存储区。例如，当使用`new`关键字创建一个对象或数组时，内存就是在自由存储区分配的。 7.1.1 自由存储区内存的分配与释放 动态分配内存的典型操作包括： - 使用`new`运算符为变量、数组或类对象分配内存。例如：`int *ptr = new int;` 或 `int *arr = new int[10];` - 当不再需要这些内存时，使用`delete`释放它们。例如：`delete ptr;` 或 `delete [] arr;` 7.1.2 自由存储区对象与构造函数 动态分配的类对象会调用对应的构造函数初始化。在释放时，如果类具有析构函数，还会自动调用析构函数，确保资源的正确清理。 7.1.3 浅复制与深复制 在涉及类对象的动态分配时，浅复制（shallow copy）只是复制对象的引用，而深复制（deep copy）会创建对象的新副本，包括其所有成员。对于包含指针或其他动态分配资源的对象，深复制是必要的，以避免共享和意外修改。 接下来，我们转向链表这一数据结构。链表是一种线性数据结构，其元素（节点）在内存中不是连续存放的。单链表是最简单的链表形式，每个节点包含数据和一个指向下一个节点的指针。 单链表类型模板的定义如下： ```cpp template<typename T>class Node{ T info; // 数据域 Node<T> *link; // 指针域，指向下一个节点 public: Node(); // 生成头结点的构造函数 Node(const T & data); // 生成一般结点的构造函数 void InsertAfter(Node<T>* p); // 在当前结点后插入一个结点 Node<T>* RemoveAfter(); // 删除当前结点的后继结点 friend class List<T>; // List类为Node的友元类，可以访问Node的私有函数 }; template<typename T>class List; // 前向引用声明，表示List类也将使用模板 ``` 链表的操作包括插入、删除等。例如，`InsertAfter`函数用于在当前节点之后插入新节点，而`RemoveAfter`函数用于删除当前节点的后继节点。 在实际编程中，模板（templates）是C++的一个强大特性，它允许我们编写泛型代码，适用于不同类型的对象。在这里，`List`类可能是一个使用`Node`类来构建和操作链表的类模板。通过模板，我们可以创建一个通用的链表类，它可以处理任何类型的数据，如整数、字符串甚至自定义类的对象。 动态内存分配是C++中处理不确定大小或生命周期的对象的关键技术，而链表作为一种基础数据结构，常被用于实现各种算法和数据结构。模板的使用则使得代码更加灵活和可重用。了解这些概念对于深入理解C++编程和高效地解决问题至关重要。