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高質量C++/C編程指南-第7章-內存管理(4)

編輯:關於C++

7.5 free和delete把指針怎麼啦?
7.7 杜絕“野指針”
“野指針”不是NULL指針,是指向“垃圾”內存的指針。人們一般不會錯用NULL指針,因為用if語句很容易判斷。但是“野指針”是很危險的,if語句對它不起作用。

“野指針”的成因主要有兩種:

(1)指針變量沒有被初始化。任何指針變量剛被創建時不會自動成為NULL指針,它的缺省值是隨機的,它會亂指一氣。所以,指針變量在創建的同時應當被初始化,要麼將指針設置為NULL,要麼讓它指向合法的內存。例如

char *p = NULL;

char *str = (char *) malloc(100);

(2)指針p被free或者delete之後,沒有置為NULL,讓人誤以為p是個合法的指針。參見7.5節。

(3)指針操作超越了變量的作用范圍。這種情況讓人防不勝防,示例程序如下:

class A

{

public:

void Func(void){ cout << “Func of class A” << endl; }

};

void Test(void)

{

A *p;

{

A a;

p = &a; // 注意 a 的生命期

}

p->Func(); // p是“野指針”

}

函數Test在執行語句p->Func()時,對象a已經消失,而p是指向a的,所以p就成了“野指針”。但奇怪的是我運行這個程序時居然沒有出錯,這可能與編譯器有關。

7.8 有了malloc/free為什麼還要new/delete ?
malloc與free是C++/C語言的標准庫函數,new/delete是C++的運算符。它們都可用於申請動態內存和釋放內存。

對於非內部數據類型的對象而言,光用maloc/free無法滿足動態對象的要求。對象在創建的同時要自動執行構造函數,對象在消亡之前要自動執行析構函數。由於malloc/free是庫函數而不是運算符,不在編譯器控制權限之內,不能夠把執行構造函數和析構函數的任務強加於malloc/free。

因此C++語言需要一個能完成動態內存分配和初始化工作的運算符new,以及一個能完成清理與釋放內存工作的運算符delete。注意new/delete不是庫函數。

我們先看一看malloc/free和new/delete如何實現對象的動態內存管理,見示例7-8。

class Obj

{

public :

Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }

~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; }

void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; }

void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; }

};

void UseMallocFree(void)

{

Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申請動態內存

a->Initialize(); // 初始化

//…

a->Destroy(); // 清除工作

free(a); // 釋放內存

}

void UseNewDelete(void)

{

Obj *a = new Obj; // 申請動態內存並且初始化

//…

delete a; // 清除並且釋放內存

}

示例7-8 用malloc/free和new/delete如何實現對象的動態內存管理

類Obj的函數Initialize模擬了構造函數的功能,函數Destroy模擬了析構函數的功能。函數UseMallocFree中,由於malloc/free不能執行構造函數與析構函數,必須調用成員函數Initialize和Destroy來完成初始化與清除工作。函數UseNewDelete則簡單得多。

所以我們不要企圖用malloc/free來完成動態對象的內存管理,應該用new/delete。由於內部數據類型的“對象”沒有構造與析構的過程,對它們而言malloc/free和new/delete是等價的。

既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc/free,為什麼C++不把malloc/free淘汰出局呢?這是因為C++程序經常要調用C函數,而C程序只能用malloc/free管理動態內存。

如果用free釋放“new創建的動態對象”,那麼該對象因無法執行析構函數而可能導致程序出錯。如果用delete釋放“malloc申請的動態內存”,理論上講程序不會出錯,但是該程序的可讀性很差。所以new/delete必須配對使用,malloc/free也一樣。

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