FreeBASIC 动态内存管理

来源: https://www.freebasic.net/wiki/wikka.php?wakka=ProPgDynamicMemory
最后更新: 2022-07-10

使用 FreeBASIC 管理动态内存（分配/释放）

前言：

FreeBASIC 支持三种基本的内存分配类型：

静态分配用于静态变量和全局变量：内存在程序运行时分配一次，并在程序的整个生命周期内持续存在。
栈分配用于过程参数和局部变量：内存在进入相应代码块时分配，在离开代码块时释放，可重复多次。
动态分配是本页面的主题。

静态分配和栈分配有两个共同点：

变量的大小必须在编译时已知。
内存的分配和释放是自动发生的（当变量被实例化然后销毁时）。用户无法提前销毁此类变量。

大多数情况下，这没问题。但是，在某些情况下，这些约束中的一个或另一个会导致问题（当所需内存取决于用户输入时，大小只能在运行时确定）。

如果所有内容的大小必须在编译时声明，最好的方法是尝试估计所需变量的最大大小，并希望这足够。

这是一个糟糕的解决方案，原因至少有三个：

首先，如果内存未被完全使用，会导致浪费。
其次，大多数普通变量分配在称为栈的内存区域。程序的栈内存量通常很低（默认为 1 MB 或 2 MB）。如果超过此数量，将发生栈溢出，程序将中止。
第三，也是最重要的，这可能导致人为限制和/或溢出。如果所需内存超过预留内存会发生什么（停止程序、向用户发出消息，等等）。

幸运的是，这些问题通过动态内存分配轻松解决。动态内存分配是程序在需要时向操作系统请求内存的一种方式。这种内存不来自程序有限的栈内存，而是从操作系统管理的称为堆的更大内存池中分配。在现代机器上，堆可以有数 GB 的大小。

动态内存分配的关键字

有两组用于动态分配/释放的关键字：

Allocate / Callocate / Reallocate / Deallocate：用于原始内存分配和释放，适用于简单的预定义类型或缓冲区（如数字预定义类型、用户缓冲区等）。
New / Delete：用于内存分配+构造，以及析构+释放，适用于对象类型（如可变长度字符串、UDT 等）。

在管理同一内存块时，强烈不建议混合使用这两组关键字。

使用 Allocate / Callocate / Reallocate / Deallocate 管理动态内存

对于每个关键字，请参阅各自文档页面中的详细语法、精确描述和示例。

额外功能和使用提示：

Allocate / Callocate / Reallocate 允许知道内存分配是否成功（否则返回空指针）。
即使请求分配 0 字节的内存，也会返回非空指针，其值应用于随后释放分配（Reallocate(pointer, 0) 除外，其行为类似于 Deallocate）。
对于内存释放，Deallocate 可以在任何类型的指针上调用（无论如何都要有正确的值）。
如果用户绝对想将此类型的分配用于对象（例如为了能够进行重新分配），则需要用户在适当时候以正确方式手动调用构造函数和析构函数（使用成员访问运算符）。
释放后，指针值变为无效（指向无效内存地址），再次使用（用于解引用或再次调用 Deallocate）将导致未定义行为。

使用 New / Delete 管理动态内存

对于每个关键字，请参阅各自文档页面中的详细语法、精确描述和示例。

额外功能和使用提示：

之前，New 不会在内存分配失败时发出信号（程序挂起）。从 fbc 修订版 1.06 起，通过在 New 失败时返回空指针解决了此问题。
即使请求分配 0 字节的内存（New predefined_datatype[0]），也会返回非空指针，其值应用于随后释放分配。
对于对象析构和内存释放，Delete 必须在正确类型的指针上调用（否则对象析构函数将不会被调用或被错误调用，这可能导致内存泄漏甚至 Delete[] 崩溃）。
用户也可以将此类型的分配用于简单的预定义类型（固定长度字符串除外），但这在功能上不会增加任何内容，除了分配语法更简单。
析构+释放后，指针值变为无效（指向无效内存地址），再次使用（用于解引用或再次调用 Delete）将导致未定义行为。
如果使用了特殊的 Placement New（使用已分配的内存），则只会进行对象构造，因此禁止使用 Delete（以避免双重释放请求）。如果有必要，对象的唯一析构必须由用户手动完成（使用成员访问运算符调用析构函数）。

使用 Redim / Erase 的变体

FreeBASIC 也支持动态数组（可变长度数组）。

动态数组用于存储其元素的内存在运行时在堆中分配。动态数组可以包含简单类型以及复杂对象。

通过使用 Redim，用户不需要调用构造函数/析构函数，因为 Redim 在添加/删除元素时会自动执行此操作。Erase 然后销毁所有剩余元素，以完全释放分配给它们的内存。

比较 4 种方法的使用案例

在一组对象上的使用示例，比较 4 种方法：

3 个然后 4 个对象：Callocate、Reallocate、Deallocate（+ .constructor + .destructor）。
3 个对象：New、Delete。
3 个对象：Placement New（+ .destructor）。
3 个然后 4 个对象：Redim、Erase。

start GeSHi

Type UDT
    Dim As String S = "FreeBASIC"              '' induce an implicit constructor and destructor
End Type

' 3 then 4 objects: Callocate, Reallocate, Deallocate, (+ .constructor + .destructor)
Dim As UDT Ptr p1 = CAllocate(3, SizeOf(UDT))  '' allocate cleared memory for 3 elements (string descriptors cleared,
                                               ''     but maybe useless because of the constructor's call right behind)
For I As Integer = 0 To 2
    p1[I].Constructor()                        '' call the constructor on each element
Next I
For I As Integer = 0 To 2
    p1[I].S &= Str(I)                          '' add the element number to the string of each element
Next I
For I As Integer = 0 To 2
    Print "'" & p1[I].S & "'",                 '' print each element string
Next I
Print
p1 = Reallocate(p1, 4 * SizeOf(UDT))           '' reallocate memory for one additional element
Clear p1[3], 0, 3 * SizeOf(Integer)            '' clear the descriptor of the additional element,
                                               ''     but maybe useless because of the constructor's call right behind
p1[3].Constructor()                            '' call the constructor on the additional element
p1[3].S &= Str(3)                              '' add the element number to the string of the additional element
For I As Integer = 0 To 3
    Print "'" & p1[I].S & "'",                 '' print each element string
Next I
Print
For I As Integer = 0 To 3
    p1[I].Destructor()                         '' call the destructor on each element
Next I
Deallocate(p1)                                 '' deallocate the memory
Print

' 3 objects: New, Delete
Dim As UDT Ptr p2 = New UDT[3]                 '' allocate memory and construct 3 elements
For I As Integer = 0 To 2
    p2[I].S &= Str(I)                          '' add the element number to the string of each element
Next I
For I As Integer = 0 To 2
    Print "'" & p2[I].S & "'",                 '' print each element string
Next I
Print
Delete [] p2                                   '' destroy the 3 element and deallocate the memory
Print

' 3 objects: Placement New, (+ .destructor)
ReDim As Byte array(0 To 3 * SizeOf(UDT) - 1)  '' allocate buffer for 3 elements
Dim As Any Ptr p = @array(0)
Dim As UDT Ptr p3 = New(p) UDT[3]              '' only construct the 3 elements in the buffer (placement New)
For I As Integer = 0 To 2
    p3[I].S &= Str(I)                          '' add the element number to the string of each element
Next I
For I As Integer = 0 To 2
    Print "'" & p3[I].S & "'",                 '' print each element string
Next I
Print
For I As Integer = 0 To 2
    p3[I].Destructor()                         '' call the destructor on each element
Next I
Erase array                                    '' deallocate the buffer
Print

' 3 then 4 objects: Redim, Erase
ReDim As UDT p4(0 To 2)                        '' define a dynamic array of 3 elements
For I As Integer = 0 To 2
    p4(I).S &= Str(I)                          '' add the element number to the string of each element
Next I
For I As Integer = 0 To 2
    Print "'" & p4(I).S & "'",                 '' print each element string
Next I
Print
ReDim Preserve p4(0 To 3)                      '' resize the dynamic array for one additional element
p4(3).S &= Str(3)                              '' add the element number to the string of the additional element
For I As Integer = 0 To 3
    Print "'" & p4(I).S & "'",                 '' print each element string
Next I
Print
Erase p4                                       '' erase the dynamic array
Print

Sleep

end GeSHi

输出：

'FreeBASIC0'  'FreeBASIC1'  'FreeBASIC2'
'FreeBASIC0'  'FreeBASIC1'  'FreeBASIC2'  'FreeBASIC3'

'FreeBASIC0'  'FreeBASIC1'  'FreeBASIC2'

'FreeBASIC0'  'FreeBASIC1'  'FreeBASIC2'

'FreeBASIC0'  'FreeBASIC1'  'FreeBASIC2'
'FreeBASIC0'  'FreeBASIC1'  'FreeBASIC2'  'FreeBASIC3'

使用 Imagecreate / Imagedestroy 的特定动态图像缓冲区分配

ImageCreate 分配并初始化图像的存储空间。

生成的图像缓冲区可以在任何屏幕模式下的绘图过程中使用，并且可以跨模式变换使用，只要图像缓冲区的颜色深度与图形屏幕的颜色深度匹配。

Imagedestroy 销毁并释放图像的存储空间。

另请参阅

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FreeBASIC 动态内存管理

动态内存分配的关键字

使用 Allocate / Callocate / Reallocate / Deallocate 管理动态内存

使用 New / Delete 管理动态内存

使用 Redim / Erase 的变体

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使用 Imagecreate / Imagedestroy 的特定动态图像缓冲区分配

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使用 Redim / Erase 的变体 ​

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