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論C/C++函數間動態內存的傳遞

編輯:關於C語言

當你涉及到C/C++的核心編程的時候,你會無止境地與內存管理打交道。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。
  現在我們將討論C/C++裡我認為哪一本書都沒有完全說清楚,也是涉及概念細節最多,語言中最難的技術之一的動態內存的傳遞。並且在軟件開發中很多專業人員並不能寫出相關的合格的代碼。

  一、引入

  看下面的例子,這是我們在編寫庫函數或者項目內的共同函數經常希望的。

  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,他想在函數調用處聲明一個指針 char *pMyReturn=NULL;然後調用MyFunc處理並返回一段長度為size的一段動態內存。

  那麼作者能達到預期的效果嗎?

  那麼我可以告訴作者,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,是他觸犯了系統不可侵犯的條款:錯誤地操作內存。

  二、內存操作及問題相關知識點

  為了能徹底解決動態內存傳遞的問題,我們先回顧一下內存管理的知識要點。

  (1)內存分配方式有三種:

  從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好,這塊內存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量,static變量。

  在棧上創建。在執行函數時,函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建,函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的內存容量有限。

  從堆上分配,亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內存,程序員自己負責在何時用free或delete釋放內存。動態內存的生存期由我們決定,使用非常靈活。

  (2)指針的操作流程

  申請並初始化或設置為空:

  int *pInt=NULL;開辟空間或者使其指向對象:

  pInt=new Int(3);或者int i=3;pint=&i;用指針(更確切地說是操作內存,在使用之前加if(pint!=NULL)或者assert(pInt!=NULL)後再使用,以防內存申請失敗的情況下使用指針):

  if(p!=NULL) {use pint};釋放使用完的內存

  free(pInt);置指針為空

  pInt=NULL;(避免野指針的出現)

  (3)在函數的參數傳遞中,編譯器總是要為函數的每個參數制作臨時副本,如果參數為p的話,那麼編譯器會產生p的副本_p,使_p=p; 如果函數體內的程序修改了_p的內容,就導致參數p的內容作相應的修改。這就是指針可以用作輸出參數的原因。

  三、問題分析

  根據上面的規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真實地申請到了內存, pMyReturn申請了新的內存,只是把_pMyReturn 所指的內存地址改變了,但是pMyReturn絲毫未變。所以函數MyFunc並不能輸出任何東西。事實上,每執行一次MyFunc就會洩露一塊內存,因為沒有用free釋放內存。

  四、問題解決方案

  函數間傳遞動態數據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。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);// 注意參數是 & pMyReturn if(pMyReturn!=NULL){ strcpy(pMyReturn, "hello");cout<< pMyReturn << endl;free(pMyReturn);pMyReturn=NULL;}}為什麼二級指針就可以了。原因通過函數傳遞規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容傳遞到了函數中。函數過程利用改變指針的內容,這樣pMyReturn很明顯指向了開辟的內存 .

  方法三:用函數返回值來傳遞動態內存

  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;}請注意的是函數寫成這樣的話,你是不能返回什麼動態內存的,因為p指向的是字符串常量。內存在位於靜態存儲區上分配,你無法改變。(你想要得到動態內存我們一定要看到malloc或者new)。

  char * MyFunc (void)

  { char *p =“Hello World”

  return p;}結束語

  操作內存是C/C++一個難點,我們作為專業的軟件開發人員。應該深入理解並能靈活地掌握指針和內存的操作。

 

摘自 無聊中的博客

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