論C/C++函數(shù)間動(dòng)態(tài)內(nèi)存的傳遞

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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?cè)诰帉憥旌瘮?shù)或者項(xiàng)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(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(qǐng)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(qǐng)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?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(qǐng)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.
    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(qǐng)到了內(nèi)存, _pMyReturn申請(qǐng)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?yàn)闆]有用free釋放內(nèi)存。