winston 发表于 2012-2-17 13:33:46

论C/C++函数间动态内存的传递

当你涉及到C/C++的核心编程的时候,你会无止境地与内存管理打交道。这些往往会使人受尽折磨。所以如果你想深入C/C++编程,你必须静下心来,好好苦一番。   现在我们将讨论C/C++里我认为哪一本书都没有完全说清楚,也是涉及概念细节最多,语言中最难的技术之一的动态内存的传递。并且在软件开发中很多专业人员并不能写出相关的合格的代码。
  一、引入
  看下面的例子,这是我们在编写库函数或者项目内的共同函数经常希望的。  void MyFunc(char *pReturn, size_t size)


  {………
  pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num);………
  }我们可以很明显地看出代码作者的意图,他想在函数调用处声明一个指针 char *pMyReturn=NULL;然后调用MyFunc处理并返回一段长度为size的一段动态内存。
  那么作者能达到预期的效果吗?
  那么我可以告诉作者,他的程序在编译期很幸运地通过了,可是在运行期他的程序崩溃终止。原因何在,是他触犯了系统不可侵犯的条款:错误地操作内存。
  二、内存操作及问题相关知识点
  为了能彻底解决动态内存传递的问题,我们先回顾一下内存管理的知识要点。
  (1)内存分配方式有三种:
  从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。
  在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。
  从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定,使用非常灵活。
  (2)指针的操作流程
  申请并初始化或设置为空:
  int *pInt=NULL;开辟空间或者使其指向对象:
  pInt=new Int(3);或者int i=3;pint=&i;用指针(更确切地说是操作内存,在使用之前加if(pint!=NULL)或者assert(pInt!=NULL)后再使用,以防内存申请失败的情况下使用指针):
  if(p!=NULL) {use pint};释放使用完的内存
  free(pInt);置指针为空
  pInt=NULL;(避免野指针的出现)
  (3)在函数的参数传递中,编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本,如果参数为p的话,那么编译器会产生p的副本_p,使_p=p; 如果函数体内的程序修改了_p的内容,就导致参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。
  三、问题分析
  根据上面的规则我们可以很容易分析例子中失败的原因。  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真实地申请到了内存, pMyReturn申请了新的内存,只是把_pMyReturn 所指的内存地址改变了,但是pMyReturn丝毫未变。所以函数MyFunc并不能输出任何东西。事实上,每执行一次MyFunc就会泄露一块内存,因为没有用free释放内存。
  四、问题解决方案
  函数间传递动态数据我们可以有三种解决方法。
  方法一:如果我们是用C++编程,我们可以很方便地利用引用这个技术。我也极力推荐你用引用,因为它会使你少犯一些错误。以下是一个例子。  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:利用二级指针
  void MyFunc (char ** pReturn, size_t size)
  { * pReturn = (char *)malloc(size);       }       void main(void)
  {            char * pMyReturn = NULL;          MyFunc (&pMyReturn, 100);}
// 注意参数是 & pMyReturn if(pMyReturn!=NULL){ strcpy(pMyReturn, "hello");cout<< pMyReturn << endl;free(pMyReturn);pMyReturn=NULL;}}为什么二级指针就可以了。原因通过函数传递规则可以很容易地分析出来。我们将& pMyReturn传递了进去,就是将双重指针的内容传递到了函数中。函数过程利用改变指针的内容,这样pMyReturn很明显指向了开辟的内存 .
  方法三:用函数返回值来传递动态内存  char * MyFunc (void)


  { char *p =new char;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;}
请注意的是函数写成这样的话,你是不能返回什么动态内存的,因为p指向的是字符串常量。内存在位于静态存储区上分配,你无法改变。(你想要得到动态内存我们一定要看到malloc或者new)。  char * MyFunc (void)


  { char *p =“Hello World”
  return p;}
结束语
  操作内存是C/C++一个难点,我们作为专业的软件开发人员。应该深入理解并能灵活地掌握指针和内存的操作。

ztenv 发表于 2012-2-21 15:58:53

嗯,分析得不错,新人很适合学习一下
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