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C/C++ 傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存的深入理解

更新時(shí)間：2013年05月30日 16:59:04 作者：

本篇文章是對C/C++中的傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友參考下

當(dāng)你涉及到C/C++的核心編程的時(shí)候，你會(huì)無止境地與內(nèi)存管理打交道。這些往往會(huì)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(rèn)為哪一本書都沒有完全說清楚，也是涉及概念細(xì)節(jié)最多，語言中最難的技術(shù)之一的動(dòng)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。
【引入】看下面的例子，這是我們在編寫庫函數(shù)或者項(xiàng)目內(nèi)的共同函數(shù)經(jīng)常希望的。

復(fù)制代碼代碼如下:

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(gè)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(dòng)態(tài)內(nèi)存。
那么作者能達(dá)到預(yù)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(yùn)地通過了，可是在運(yùn)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(cuò)誤地操作內(nèi)存。
【內(nèi)存操作及問題相關(guān)知識(shí)點(diǎn)】為了能徹底解決動(dòng)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(shí)要點(diǎn)。
（1）內(nèi)存分配方式有三種：
●從靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)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(shí)，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)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(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時(shí)候用malloc或new申請任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用free或delete釋放內(nèi)存。動(dòng)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(shè)置為空：int *pInt=NULL;
開辟空間或者使其指向?qū)ο螅簆Int=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(gè)參數(shù)制作臨時(shí)副本，如果參數(shù)為p的話，那么編譯器會(huì)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(dǎo)致參數(shù)p的內(nèi)容作相應(yīng)的修改。這就是指針可以用作輸出參數(shù)的原因。
【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。

復(fù)制代碼代碼如下:

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(shí)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(shí)上，每執(zhí)行一次MyFunc就會(huì)泄露一塊內(nèi)存，因為沒有用free釋放內(nèi)存。
【問題解決方案】
函數(shù)間傳遞動(dòng)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(gè)技術(shù)。我也極力推薦你用引用，因?yàn)樗鼤?huì)使你少犯一些錯(cuò)誤。以下是一個(gè)例子。

復(fù)制代碼代碼如下:

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

復(fù)制代碼代碼如下:

   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(jìn)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(dòng)態(tài)內(nèi)存

復(fù)制代碼代碼如下:

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
char * MyFunc （void）
{
char *p =”Hello World”
return p;
}

的話，你是不能返回什么動(dòng)態(tài)內(nèi)存的，因?yàn)閜指向的是字符串常量。內(nèi)存在位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)
上分配，你無法改變。（你想要得到動(dòng)態(tài)內(nèi)存我們一定要看到malloc或者new）。
【結(jié)束語】
操作內(nèi)存是C/C++一個(gè)難點(diǎn)，我們作為專業(yè)的軟件開發(fā)人員。應(yīng)該深入理解并能靈活地掌握指針和內(nèi)存的操作。
delete的時(shí)候可能需要釋放多個(gè)指針的內(nèi)存
free和delete的區(qū)別是
對于對象來說
free的確釋放了對象的內(nèi)存，但是不調(diào)用對象的析構(gòu)函數(shù)，所以如果在對象中使用new分配的內(nèi)存就會(huì)泄露
delete不僅釋放對象的內(nèi)存，并且調(diào)用對象的析構(gòu)函數(shù)
new和malloc雖然都是申請內(nèi)存，但申請的位置不同，new的內(nèi)存從free store分配，而malloc的內(nèi)存從heap分配（詳情請看ISO14882的內(nèi)存管理部分），free store和heap很相似，都是動(dòng)態(tài)內(nèi)存，但是位置不同，這就是為什么new出來的內(nèi)存不能通過free來釋放的原因。不過微軟編譯器并沒有很好的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，很有可能把free store和heap混淆了，因此，free有時(shí)也可以。
再補(bǔ)充一點(diǎn)：
delete時(shí)候不需要檢查NULL

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