หน่วยความจำแบบไดนามิก

ในบทก่อนหน้าของบทเรียนนี้ คุณได้เห็นแล้วว่าหน่วยความจำต้องถูกจองก่อนสำหรับตัวแปร ก่อนที่โปรแกรมจะรัน ในบางกรณี เราอาจจะต้องการจองหน่วยความจำแบบไดนามิกส์ในเวลาที่โปรแกรมรัน

ในบทนี้ การจองหน่วยความจำแบบไดนามิส์ ในภาษา C++ นั้นให้เราสามารถจัดการกับหน่วยความจำได้ในเวลาที่โปรแกรมทำงาน เช่น การจองหน่วยความจำ และการคืนหน่วยความจำให้กับระบบ

Operators new and new[]

เราสามารถจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิกโดยการใช้คำสั่ง new สำหรับตัวแปรปกติ และ new[] สำหรับอาเรย์ นี่จะส่งค่าพอยน์เตอร์ที่พอยน์เตอร์ชี้ไปยังตำแหน่งเริ่มต้นของตัวแปร คุณสามารถทำตามรูปแบบของมันได้ดังนี้:

int * mypointer;
mypointer = new int [5];

ในตัวอย่าง การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิกสำหรับตัวแปรแบบ integer 5 ตัวแปร ตอนแรกเราประกาศ mypointer ซึ่งประเภทของมันต้องตรงกันกับค่าของข้อมูลที่เราจะจัดสรรหน่วยความจำให้, int อันที่สองเราใช้คำสั่ง new เพื่อจัดสรรหน่วยความจำที่มีขนาด 5 และใส่ขนาดภายในวงเล็บ [] ซึ่งสามารถเป็นจำนวนเต็มบวก หลังจากนั้นพอยน์เตอร์จะชี้ไปยังตำแหน่งแรกของหน่วยความจำที่ได้จองไว้แล้ว

Operators delete and delete[]

โดยปกติ โปรแกรมจะคืนค่าหน่วยความจำให้ระบบหลังจากที่โปรแกรมสิ้นสุดการทำงานอย่างสมบูรณ์ แต่บางครั้งเราได้เสร็จสิ้นงานของเราขณะเดียวกันโปรแกรมยังไม่จบ เราสามารถคืนค่าหน่วยความจำที่เราได้จองไว้โดยการใช้คำสั่ง delete:

delete mypointer;
delete[] mypointer;

บรรทักแรกเราคืนค่าหน่วยความจำสำหรับตัวแปร และบรรทัดที่สองสำหรับอาเรย์ หลังจากนั้นหน่วยความจำจะคืนสู่ระบบและสามารถนำไปใช้อย่างอื่นได้

มาดูตัวอย่างกับการใช้การจองหน่วยความจำแบบไดนามิก

#include <iostream>
#include <new>

using namespace std;

int main()
{
    int i,n;
    int * p;
    cout << "How much memory would you like to allocate? ";
    cin >> n;
    p= new (nothrow) int[n];
    if (p == NULL)
    {
        cout << "Error: memory could not be allocated";
    }
    else
    {
        for (i = 0; i < n; i++)
        {
            cout << "Enter p[" << i << "]: ";
            cin >> p[i];
        }
        cout << "You have entered: ";
        for (i = 0; i < n; i++)
        {
            cout << p[i] << ", ";
        }
        delete[] p;
    }
    return 0;
}

Output

How much memory would you like to allocate? 5
Enter number for p[0]: 1
Enter number for p[1]: 2
Enter number for p[2]: 3
Enter number for p[3]: 4
Enter number for p[4]: 5
You have entered: 1, 2, 3, 4, 5,

ในตัวอย่างนี้ เราได้เขียนโปรมแบบไดนามิกที่จะถามถึงขนาดที่เราต้องการสร้าง หลังจากนั้นเราจะจองหน่วยความจำแบบไดนามิกกับขนาดที่ใส่เข้ามา หน่วยความจำแบบไดนามิกนั้นเหมือนอาเรย์ ซึ่งมันเป็นลำดับของหน่วยความจำ เมื่อเราเสร็จสิ้นงานของเรา เราจะคืนค่าหน่วยความจำที่เราได้จองไว้

Dynamic array Vs. Array

ในตัวอย่างก่อนหน้า คุณจะเห็นว่าตัวแปรที่เราสร้างนั้นเหมือนกับอาเรย์ แน่นอนว่ามันคืออาเรย์ แต่เป็นอาเรย์แบบไดนามิกส์หรือพอยน์เตอร์อาเรย์ อาเรย์ประเภทนี้แตกต่างจากอาเรย์ปกติก็คือการเก็บข้อมูลในหน่วยความจำ ซึ่งในการใช้งานอาเรย์แบบปกติของเรานั้นจะต้องประกาศขนาดของอาเรย์ให้เท่ากับขนาดสูงสุดของข้อมูลที่จะมีได้ในอาเรย์ก่อน ทำให้หน่วยความจำทั้งหมดถูกจองไว้ แต่สำหรับไดนามิกส์อาเรย์นั้นจะใช้พื้นที่หน่วยความจำเท่ากับขนาดของข้อมูลจริงๆ ที่มีอยู่ มาดูตัวอย่าง

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    const int SIZE = 10;

    // formal array
    int number[SIZE];

    // dynamic array
    int * mypointer;
    mypointer = new int [SIZE];

    cout << "Empty arrays" << endl;
    cout << "Size dynamic array = "
         << sizeof(int) * 0 + sizeof(mypointer) << endl;
    cout << "Size array = " << sizeof(number) << endl;

    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        mypointer[i] = 1;
        number[i] = 1;
    }

    cout << "\nAdded 3 items to arrays" << endl;
    cout << "Size dynamic array = "
         << sizeof(int) * 3 + sizeof(mypointer) << endl;
    cout << "Size array = " << sizeof(number) << endl;

    for (int i = 3; i < 10; i++)
    {
        mypointer[i] = 1;
        number[i] = 1;
    }

    cout << "\nAdded 10 items to arrays" << endl;
    cout << "Size dynamic array = "
         << sizeof(int) * 10 + sizeof(mypointer) << endl;
    cout << "Size array = " << sizeof(number) << endl;

    delete[] mypointer;

    return 0;
}

ในตัวอย่าง เป็นโปรแกรมในการแสดงผลความแตกต่างระหว่างไดนามิกส์อาเรย์และอาเรย์แบบปกติ ในตอนแรกของโปรแกรมเราได้สร้างอาเรย์ขนาดปกติสำหรับเก็บตัวเลขแบบ Integer จำนวน 10 ตัว หลังจากนั้นสร้างไดนามิกส์อาเรย์สำหรับเก็บตัวเลขเช่นกัน

// formal array
int number[SIZE];

// dynamic array
int * mypointer;
mypointer = new int [SIZE];

ในการสร้างอาเรย์ทั้งสองแบบ ในอาเรย์ปกติโปรแกรมจะจองหน่วยความจำสำหรับ 10 ตัวเลขในตอนที่สร้างทันที และสำหรับไดนามิกส์อาเรย์โปรแกรมจะจองเพียงหน่วยความจำของตัวแปรพอยน์เตอร์ที่ชี้ไปยังตำแหน่งแรก (ส่วนหัว) ของเรย์ หลังจากนั้นเราได้แสดงขนาดของหน่วยความจำจริงๆ ที่ใช้เก็บข้อมูลของอาเรย์ทั้งสองแบบโดยใช้ฟังก์ชัน sizeof() สำหรับหาขนาดของออบเจ็ค และนี่เป็นผลลัพธ์ของโปรแกรม

Empty arrays
Size dynamic array = 4
Size array = 40

Added 3 items to arrays
Size dynamic array = 16
Size array = 40

Added 10 items to arrays
Size dynamic array = 44
Size array = 40

จากผลลัพธ์ของโปรแกรม แสดงให้คุณเห็นว่าขนาดของการเก็บแบบอาเรย์ปกติสำหรับตัวเลข 10 ตัวนั้นจะคงที่เสมอ ซึ่งเป็นขนาดสูงสุดที่เราได้จองไว้ในอาเรย์ ส่วนขนาดของหน่วยความจำที่ใช้ในไดนามิกส์อาเรย์นั้นจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนของข้อมูลที่มีอยู่ และจะบวกเพิ่มขึ้นอีก 4 bytes สำหรับตัวแปรพอยน์ของอาเรย์ ดังนั้น คุณพอจะเห็นประสิทธิภาพของโปรแกรมว่าวิธีไหนจะดีกว่าถ้าหากเราต้องการเขียนโปรแกรมให้ประหยัดหน่วยความจำใน run-time

ในบทนี้ คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับประเภทข้อมูลแบบไดนามิกส์ในภาษา C++ สำหรับเก็บข้อมูลในหน่วยความจำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นจากอาเรย์แบบปกติ อย่างไรก็ตามในการใช้งานจริง คุณควรจะพิจารณาโปรแกรมและความจำเป็นของคุณในการใช้งานแต่ละแบบ และสิ่งที่สำคัญของบทนี้คุณได้รู้ข้อแตกต่างของพวกเขา