动态内存

当数组长度要等到运行时才知道

假设要写一个统计成绩的程序。写代码时，我们并不知道这次会录入几名学生：可能是 3 人，也可能是 30 人。只有程序开始运行、用户输入人数以后，才能确定需要多少个元素。

之前的 int numbers[4]; 会预先准备 4 个整数的位置。把这个数字改成一个很大的常量虽然能多留一些位置，却可能浪费空间，也仍然有容量上限。我们希望先得到实际人数，再准备相应大小的一段存储空间。

这就是动态申请内存：程序运行到需要数据的时候，才请求一块大小合适的内存；使用完毕后，再主动归还。“动态”指申请时机和大小可以在运行时决定，并不是说数组会自动变长。

一块数组空间，与一个保存地址的指针

可以把内存想成许多带地址的格子。申请数组时，程序请求一段连续的格子来存放元素。申请成功后，得到的是第一个格子的地址，而不是把整个数组装进一个指针变量。

numbers 保存这段空间的首地址，numbers[0]、numbers[1] 等表达式则沿着地址访问其中的元素。指针变量和它指向的数组，是两处不同的存储空间。这种由程序主动申请、释放的区域通常称为堆。

在 C++ 中，new (nothrow) int[length] 申请 length 个整数的位置。nothrow 来自 <new>，使申请失败时返回 nullptr；因此必须先检查结果，再使用数组。

刚申请到的这些整数还没有初始化，不能当作已经录入的成绩来读取。接下来必须先写入每个元素，再进行统计。

示例：输入人数，再录入成绩

下面的程序先读取人数，将本例允许的范围限制在 1～1000，再申请对应长度的数组。之后逐项录入成绩并计算平均分；正常结束和录入失败的路径都会释放已经申请的空间。

#include <iostream>
#include <new>

using namespace std;

int main(void) {
    int length;
    cout << "Number of students (1-1000): ";
    if (!(cin >> length) || length < 1 || length > 1000) {
        cerr << "Invalid number of students.\n";
        return 1;
    }

    int *numbers = new (nothrow) int[length];
    if (numbers == nullptr) {
        cerr << "Not enough memory.\n";
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < length; i++) {
        cout << "Score " << i + 1 << ": ";
        if (!(cin >> numbers[i]) || numbers[i] < 0 || numbers[i] > 100) {
            cerr << "Invalid score.\n";
            delete[] numbers;
            numbers = nullptr;
            return 1;
        }
    }

    double total = 0;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        total += numbers[i];
    }
    cout << "Average: " << total / length << endl;

    delete[] numbers;
    numbers = nullptr;
    return 0;
}

使用完毕：归还空间，再清空指针

delete[] numbers; 归还的是动态数组的存储空间，不是删除局部变量 numbers。释放后不能再读取或修改这些元素，也不能重复释放同一块空间。

释放操作不会替你把 numbers 设为空指针。紧接着执行 numbers = nullptr;，明确表示它不再指向可用的数组。若另有指针也指向这块空间，它同样不能再使用，不会因为这里清空了 numbers 就自动变安全。

数组在本次申请期间的长度保持不变。想为另一批人数准备数组，应在原数组用完并释放后，根据新的输入重新申请。Lab 中可以重新运行、选择不同人数，比较每次出现的格子数量。