Delphi 的内存操作函数12: 给数组指针分配内存

GetMem
AllocMem
ReallocMem
FreeMem

GetMemory
ReallocMemory
FreeMemory

New
Dispose

NewStr
DisposeStr

StrNew
StrAlloc
StrDispose

GlobalAllocPtr
GlobalFreePtr

WideStrAlloc
AnsiStrAlloc
StrDispose

Move
MoveMemory
CopyMemory
ZeroMemory
FillMemory
FillChar

StrBufSize

给字符指针(PChar、PWideChar、PAnsiChar)分配内存, 最佳选择是: StrAlloc.

StrAlloc 虽然最终也是调用了 GetMem, 但 StrAlloc 会在指针前面添加 Delphi 需要的 4 个管理字节(记录长度).

StrAlloc 分配的内存, 用 StrDispose 释放, 用 StrBufSize 获取大小.

用 FreeMem 释放可以吗? 这样会少释放 4 个字节.

这种类型的指针一般用于 API 函数的参数, 譬如获取窗口标题:

var
  p: PChar;
begin
  p := StrAlloc(256);
  GetWindowText(Handle, p, StrBufSize(p));
  ShowMessage(p); {Form1}
  StrDispose(p);
end;

StrAlloc 根据不同的参数(PWideChar、PAnsiChar)分别重载调用了 WideStrAlloc、AnsiStrAlloc, 所以我们也可以直接使用这两个函数(这也需要用 StrDispose 释放), 不过使用它们的必要性不大; 用 StrAlloc 指定好参数类型即可.

给字符指针分配内存其他方法也挺方便, 譬如:

//获取 WINDOWS 所在目录
var
  buf: array[0..MAX_PATH] of Char;
begin
  GetWindowsDirectory(buf, Length(buf));
  ShowMessage(buf); {C:\WINDOWS}
end;

数组的内存不是我们自己申请的, 系统会自动释放; 记住: 只要是手动申请的内存一定要手动释放.

我们给字符指针申请内存主要是为了在 API 中接受数据, 如果我们要直接赋给常量值, 系统会自动分配内存的, 譬如:

var
  p: PChar;
begin
  p := '万一的 Delphi 博客';
  ShowMessage(p); {万一的 Delphi 博客}
end;

当然我们也可以用这种办法申请内存, 就是笨了点, 譬如:

//获取系统目录
var
  p: PChar;
begin
  p := PChar(StringOfChar(Char(0), 256)); {反复一个空字符 256 次成一个字符串, 然后转为 PChar}
  GetSystemDirectory(p, StrBufSize(p));
  ShowMessage(p); {C:\WINDOWS\system32}
end;

如果在 API 函数需要的字符指针是为了输入, 当然也不需要申请内存, 譬如:

//设置窗口标题
var
  p: PChar;
begin
  p := '窗口新标题';
  SetWindowText(Handle, p);
end;

//也可以直接给常量
begin
  MessageBox(Handle, '提示信息', '标题', MB_OK);
end;

//如果是给字符串的变量或常量, 则需要转换一下
var
  str: string;
begin
  str := '万一的 Delphi 博客';
  TextOut(Canvas.Handle, 10, 10, PChar(str), Length(str));
  {在窗体上输出文字, 此代码不能在 OnCreate 事件中}
end;

跑题了...到现在已用到了 StrAlloc、StrDispose、WideStrAlloc、AnsiStrAlloc、StrBufSize 几个函数.

还有 NewStr、DisposeStr、StrNew、StrDispose 也貌似有点关系.

先说 NewStr 和 DisposeStr(它们是一对);
NewStr 是根据 AnsiString 再新建一个 PAnsiString, 不过这是为兼容而存在的, Delphi 已不提倡使用了.
不再提倡使用的函数都缀以 deprecated 标识, 并在代码提示中用灰色显示.
其实用 @ 即可获取字符串指针, 当然根本用不着它们.

还有个 StrNew; StrNew 可以再制一个相同的字符指针, 譬如:

var
  p1,p2: PChar;
begin
  p1 := 'Delphi';

  p2 := StrNew(p1);
  ShowMessageFmt('%s, %s', [p1, p2]); {Delphi, Delphi}

  p1 := '2009';
  ShowMessageFmt('%s, %s', [p1, p2]); {2009, Delphi}

  StrDispose(p2); {释放自己申请的}
end;

不过 StrNew 存在的意义也不大, 我们可以更简单地完成上面的操作:

var
  p1,p2: PChar;
begin
  p1 := 'Delphi';
  p2 := p1;
  ShowMessageFmt('%s, %s', [p1, p2]); {Delphi, Delphi}
  p1 := '2009';
  ShowMessageFmt('%s, %s', [p1, p2]); {2009, Delphi}
end;

静态数组, 在声明时就分配好内存了, 譬如:

var
  arr1: array[0..255] of Char;
  arr2: array[0..255] of Integer;
begin
  ShowMessageFmt('数组大小分别是: %d、%d', [SizeOf(arr1), SizeOf(arr2)]);
  {数组大小分别是: 512、1024}
end;

对静态数组指针, 虽然在声明之处并没有分配内存, 但这个指针应该分配多少内存是有定数的.

这种情况, 我们应该用 New 和 Dispose 来分配与释放内存. 譬如:

type
  TArr1 = array[0..255] of Char;
  TArr2 = array[0..255] of Integer;
var
  arr1: ^TArr1;
  arr2: ^TArr2;
begin
  New(arr1);
  New(arr2);

  arr1^ := '万一的 Delphi 博客';
  ShowMessageFmt('%s%s', [arr1^[0], arr1^[1]]); {万一}
//  ShowMessageFmt('%s%s', [arr1[0], arr1[1]]); {这样也可以}

  arr2[Low(arr2^)] := Low(Integer); {第一个元素赋最小值}
  arr2[High(arr2^)] := MaxInt;      {第一个元素赋最大值}
  ShowMessageFmt('%d, %d', [arr2[0], arr2[255]]); {-2147483648, 2147483647}

  Dispose(arr1);
  Dispose(arr2);
end;

//变通一下, 再做一遍这个例子:
type
  TArr1 = array[0..255] of Char;
  TArr2 = array[0..255] of Integer;
  PArr1 = ^TArr1;
  PArr2 = ^TArr2;
var
  arr1: PArr1;
  arr2: PArr2;
begin
  New(arr1);
  New(arr2);

  arr1^ := '万一的 Delphi 博客';
  ShowMessageFmt('%s%s', [arr1[0], arr1[1]]);

  arr2[Low(arr2^)] := Low(Integer);
  arr2[High(arr2^)] := MaxInt;
  ShowMessageFmt('%d, %d', [arr2[0], arr2[255]]); {-2147483648, 2147483647}

  Dispose(arr1);
  Dispose(arr2);
end;

给已知大小的指针分配内存应该用 New, 上面的例子是关于静态数组指针的, 后面要提到的结构体(记录)的指针也是如此.

New 的本质也函数调用 GetMem, 但不需要我们指定大小了.

但这对动态数组就不合适了, 不过给动态数组分配内存 SetLength 应该足够了, 譬如:

var
  arr: array of Integer;
begin
  SetLength(arr, 3);

  arr[0] := Random(100);
  arr[1] := Random(100);
  arr[2] := Random(100);

  ShowMessageFmt('%d,%d,%d', [arr[0],arr[1],arr[2]]); {0,3,86}
end;

那怎么给动态数组的指针分配内存呢? 其实动态数组变量本身就是个指针, 就不要绕来绕去再给它弄指针了.

不过有一个理念还是满重要的, 那就是我们可以把一个无类型指针转换为动态数组类型, 譬如:

type
  TArr = array of Integer;
var
  p: Pointer;
begin
  GetMem(p, 3 * SizeOf(Integer)); {分配能容纳 3 个 Integer 的空间}

  {这和 3 个元素的 TArr 的大小是一样的, 但使用时需要进行类型转换}
  TArr(p)[0] := Random(100);
  TArr(p)[1] := Random(100);
  TArr(p)[2] := Random(100);

  ShowMessageFmt('%d,%d,%d', [TArr(p)[0], TArr(p)[1], TArr(p)[2]]); {0,3,86}

  FreeMem(p);
end;

这里用到了 GetMem 和 FreeMem, 对分配无类型指针这是比较常用的; 对其他类型的指针它可以, 但不见得是最好的方案, 譬如:

//获取窗口标题(显然不如用前面说过的 StrAlloc 更好)
var
  p: Pointer;
begin
  GetMem(p, 256);
  GetWindowText(Handle, p, 256);
  ShowMessage(PChar(p)); {Form1}
  FreeMem(p);
end;

应该提倡用 GetMemory 和 FreeMemory 代替 GetMem、FreeMem, 譬如:

var
  p: Pointer;
begin
  p := GetMemory(256);
  GetWindowText(Handle, p, 256);
  ShowMessage(PChar(p)); {Form1}
  FreeMemory(p);
end;

先总结下:
New 是给已知大小的指针分配内存;
GetMem 主要是给无类型指针分配内存;
尽量使用 GetMemory 来代替 GetMem.

还有个 AllocMem 和它们又有什么区别呢?

AllocMem 分配内存后会同时初始化(为空), GetMem 则不会, 先验证下:

var
  p1,p2: Pointer;
begin
  p1 := AllocMem(256);
  ShowMessage(PChar(p1)); {这里会显示为空}
  FreeMemory(p1);

  p2 := GetMemory(256);
  ShowMessage(PChar(p2)); {这里会显示一些垃圾数据, 内容取决与在分配以前该地址的内容}
  FreeMemory(p2);
end;

关于 FreeMemory 与 FreeMem 的区别:
1、FreeMemory 会检查是否为 nil 再 FreeMem, 这有点类似: Free 与 Destroy;
2、FreeMem 还有个默认参数可以指定要释放的内存大小, 不指定就全部释放(没必要只释放一部分吧);
3、New 对应的 Dispose 也可以用 FreeMem 或 FreeMemory 代替.

尽量使用 FreeMemory 来释放 GetMem、GetMemory、AllocMem、ReallocMem、ReallocMemory 分配的内存.

ReallocMem、ReallocMemory 是在已分配的内存的基础上重新分配内存, 它俩差不多 ReallocMemory 比 ReallocMem 多一个 nil 判断, 尽量使用 ReallocMemory 吧. 譬如:

type
  TArr = array[0..MaxListSize] of Char;
  PArr = ^TArr;
var
  arr: PArr;
  i: Integer;
begin
  arr := GetMemory(5);
  for i := 0 to 4 do arr[i] := Chr(65+i);
  ShowMessage(PChar(arr)); {ABCDE}

  arr := ReallocMemory(arr, 26);
  ShowMessage(PChar(arr)); {ABCDE}
  for i := 0 to 25 do arr[i] := Chr(65+i);
  ShowMessage(PChar(arr)); {ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ}
end;

注意上面这个例子中 TArr 类型, 它被定义成一个足够大的数组; 这种数组留出了足够的可能性, 但一般不会全部用到.
我们一般只使用这种数组的指针, 否则一初始化将会内存不足而当机.
即便是使用其指针, 也不能用 New 一次行初始化; 应该用 GetMem、GetMemory、AllocMem、ReallocMem、ReallocMemory 等用多少申请多少.
需要注意的是, 重新分配内存也可能是越分越少; 如果越分越大应该可以保证以前数据的存在.
这在 VCL 中 TList 类用到的理念.

如果你在心里上接受不了那么大一个数组(其实没事, 一个指针才多大? 我们只使用其指针), 也可以这样:

type
  TArr = array[0..0] of Char;
  PArr = ^TArr;
var
  arr: PArr;
  i: Integer;
begin
  arr := GetMemory(5);
  for i := 0 to 4 do arr[i] := Chr(65+i);
  ShowMessage(PChar(arr)); {ABCDE}

  arr := ReallocMemory(arr, 26);
  ShowMessage(PChar(arr)); {ABCDE}
  for i := 0 to 25 do arr[i] := Chr(65+i);
  ShowMessage(PChar(arr)); {ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ}
end;

这好像又让人费解, 只有一个元素的数组能干什么?
应该这样理解: 仅仅这一个元素就足够指示数据的起始点和数据元素的大小和规律了.

另外的 SysGetMem、SysFreeMem、SysAllocMem、SysReallocMem 四个函数, 应该是上面这些函数的底层实现, 在使用 Delphi 默认内存管理器的情况下, 我们还是不要直接使用它们.