當你涉及到C/
C++的核心編程的時候,你會無止境地與內(nèi)存管理打交道。這些往往會使人受盡折磨。所以如果你想深入C/
C++編程,你必須靜下心來,好好苦一番。
現(xiàn)在我們將討論C/C++里我認為哪一本書都沒有完全說清楚,也是涉及概念細節(jié)最多,語言中最難的技術(shù)之一的動態(tài)內(nèi)存的傳遞。并且在軟件開發(fā)中很多專業(yè)人員并不能寫出相關(guān)的合格的代碼。
一、引入
看下面的例子,這是我們在編寫庫函數(shù)或者項目內(nèi)的共同函數(shù)經(jīng)常希望的。
void MyFunc(char *pReturn, size_t size)
{………
pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num);………
}我們可以很明顯地看出代碼作者的意圖,他想在函數(shù)調(diào)用處聲明一個指針 char *pMyReturn=NULL;然后調(diào)用MyFunc處理并返回一段長度為size的一段動態(tài)內(nèi)存。
那么作者能達到預期的效果嗎?
那么我可以告訴作者,他的程序在編譯期很幸運地通過了,可是在運行期他的程序崩潰終止。原因何在,是他觸犯了系統(tǒng)不可侵犯的條款:錯誤地操作內(nèi)存。
二、內(nèi)存操作及問題相關(guān)知識點
為了能徹底解決動態(tài)內(nèi)存?zhèn)鬟f的問題,我們先回顧一下內(nèi)存管理的知識要點。
(1)內(nèi)存分配方式有三種:
從靜態(tài)存儲區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時候就已經(jīng)分配好,這塊內(nèi)存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量,static變量。
在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時,函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建,函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運算內(nèi)置于處理器的指令集中,效率很高,但是分配的內(nèi)存容量有限。
從堆上分配,亦稱動態(tài)內(nèi)存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內(nèi)存,程序員自己負責在何時用free或delete釋放內(nèi)存。動態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定,使用非常靈活。
(2)指針的操作流程
申請并初始化或設置為空:
int *pInt=NULL;開辟空間或者使其指向?qū)ο螅?/p>
pInt=new Int(3);或者int i=3;pint=&i;用指針(更確切地說是操作內(nèi)存,在使用之前加if(pint!=NULL)或者assert(pInt!=NULL)后再使用,以防內(nèi)存申請失敗的情況下使用指針):
if(p!=NULL) {use pint};釋放使用完的內(nèi)存
free(pInt);置指針為空
pInt=NULL;(避免野指針的出現(xiàn))
(3)在函數(shù)的參數(shù)傳遞中,編譯器總是要為函數(shù)的每個參數(shù)制作臨時副本,如果參數(shù)為p的話,那么編譯器會產(chǎn)生p的副本_p,使_p=p; 如果函數(shù)體內(nèi)的程序修改了_p的內(nèi)容,就導致參數(shù)p的內(nèi)容作相應的修改。這就是指針可以用作輸出參數(shù)的原因。
三、問題分析
根據(jù)上面的規(guī)則我們可以很容易分析例子中失敗的原因。
void MyFunc(char *pReturn, size_t size)
{………
pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num);………
} void main(void){ char *pMyReturn=NULL;MyFunc(pMyReturn,10);}在MyFunc(char *pReturn, size_t size)中_pMyReturn真實地申請到了內(nèi)存, pMyReturn申請了新的內(nèi)存,只是把_pMyReturn 所指的內(nèi)存地址改變了,但是pMyReturn絲毫未變。所以函數(shù)MyFunc并不能輸出任何東西。事實上,每執(zhí)行一次MyFunc就會泄露一塊內(nèi)存,因為沒有用free釋放內(nèi)存。
四、問題解決方案
函數(shù)間傳遞動態(tài)數(shù)據(jù)我們可以有三種解決方法。
方法一:如果我們是用C++編程,我們可以很方便地利用引用這個技術(shù)。我也極力推薦你用引用,因為它會使你少犯一些錯誤。以下是一個例子。
void MyFunc(char* &pReturn,size_t size){ pReturn=(char*)malloc(size);memset(pReturn,0x00,size);if(size>=13)
strcpy(pReturn,"Hello World!");}
void main(){ char *pMyReturn=NULL;MyFunc(pMyReturn,15);if(pMyReturn!=NULL)
{ char *pTemp=pMyReturn;while(*pTemp!=''\0'')
cout<<*pTemp++;pTemp=NULL;strcpy(pMyReturn,"AAAAAAAA");free(pMyReturn);pMyReturn=NULL;}方法二:利用二級指針
void MyFunc (char ** pReturn, size_t size)
{ * pReturn = (char *)malloc(size);} void main(void)
{ char * pMyReturn = NULL;MyFunc (&pMyReturn, 100);// 注意參數(shù)是 & pMyReturn if(pMyReturn!=NULL){ strcpy(pMyReturn, "hello");cout<< pMyReturn << endl;free(pMyReturn);pMyReturn=NULL;}}為什么二級指針就可以了。原因通過函數(shù)傳遞規(guī)則可以很容易地分析出來。我們將& pMyReturn傳遞了進去,就是將雙重指針的內(nèi)容傳遞到了函數(shù)中。函數(shù)過程利用改變指針的內(nèi)容,這樣pMyReturn很明顯指向了開辟的內(nèi)存 .
方法三:用函數(shù)返回值來傳遞動態(tài)內(nèi)存
char * MyFunc (void)
{ char *p =new char[20];memset(p,0x00,sizeof(p));return p;} void main(void)
{ char *str = NULL;str = MyFunc();if(str!=NULL)
{ strcpy(str,"Hello,baby");cout<< str << endl;free(str);str=NULL;}請注意的是函數(shù)寫成這樣的話,你是不能返回什么動態(tài)內(nèi)存的,因為p指向的是字符串常量。內(nèi)存在位于靜態(tài)存儲區(qū)上分配,你無法改變。(你想要得到動態(tài)內(nèi)存我們一定要看到malloc或者new)。
char * MyFunc (void)
{ char *p =“Hello World”
return p;}結(jié)束語
操作內(nèi)存是C/C++一個難點,我們作為專業(yè)的軟件開發(fā)人員。應該深入理解并能靈活地掌握指針和內(nèi)存的操作。