淺談C++中的內存管理

2019-11-17 05:05:40

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供稿：網友

　　摘要：

　　大家都知道變量的生存周期這個概念，可是有的時候變量生存周期已經結束，但是所分配的那塊內存空間還是存在的。文章舉了四個不同的例子，來說明這其中的原因。　　前言：

　　前一段時間在一個好友的的博客論壇上看到他學習C++時碰到的一小點問題，是關于C++中最基本的內存分配方面的。其實對于內存這東西，除了知道我自己用的是256M的內存以外，我也不太清楚他到底里面是怎么工作的?？戳舜髱焸兊闹v解，我深有體會，把這些講解整理出來，為所有C++的newbie們共勉！　　正文：　　事情是因為這樣一小段程序而來的。int main()
{
　　int i=10;
　　int *j=&i;
　　if(!0)
　　{
　　　　int l=20;
　　　　int *k=&l;
　　　　j=k;
　　　　k=0;
　　}
　　cout<<*j;
　　return 0;
}　　不用編譯器，大家想想執行過之后應該打印什么結果？我想大家的第一反應應該是打印出一個不確定的數。理由是在if語句里，我們定義了k這個變量，在if執行結束之后，這個變量k所占據的內存是被系統收回的，于是也就造成了變量j所指的結果非常不確定。當然，假如編譯并且執行過后，我們發現事情并不是像我們想象的那樣，程序最終的打印結果是20，并不是我們期待的一個不確定的數。下面就讓我們分析一下原因吧！　　我們用debug的方式來一步一步的分析，在watch的窗口下輸入里面所有的變量。int i=10;　 //i is 10 and &i is 0x0012ff7c
int *j=&i;　//*j is 10 and &j is 0x0012ff7c
　　　　　　//顯然可以看出此時兩個變量指的是同一地址
if(!0)
{
　　int l=20; //l is 20 and &l is 0x0012ff74 　　/*地址0x0012ff7c—0x0012ff75被占據。要說明的是，
　　這個數值很有可能因為電腦硬件的不同而不同。*/ 　　int *k=&l; //*k is 20 and &k is 0x0012ff74 　　//變量k與l指向同一地址。　　j=k; 　//j is 0x0012ff74 and *j is 20　　/*指針間的賦值，這個語句的意思是把k指向的地址負值給j。
　　此時這兩個變量指向的是同一個地址，都是0x0012ff74，而那
　　塊地址存放的是20，所以也就有*j是20的原因。*/
}cout<<*j;　//*j is 20 and j is 0x0012ff74 /*此時同時可以看到k的地址是0x00000000，說明k這個變量
已經被自動銷毀，所以地址指零。但是j所指的并不是k，而
是k所指的那段地址0x0012ff74，而由于此時j的生存周期還
沒有結束（j是在if意外定義的），所以j指向的這塊地址并
沒有被收回，也就保存下來20這個數了。*/　　至此，我們分析完了程序的全過程的內存分配情況，最終結果是這樣的。（圖1）淺談C++中的內存治理

　　我們同時也可以在Memory里面看看這個地址的具體內容。我們可以看到是14，這是十六進制的數，化成十進制，正好是20。（圖2）淺談C++中的內存治理

　　現在大家應該對上面那個程序的執行過程有一個大概地了解了吧！不過這個還不是我們想要得到的結果，我們需要的是打印一個不確定的結果。有了以上的分析，我們開始新的程序，讓他打印出我們想要的東西?！　τ谏厦娴某绦?，我們需要改動的是令變量j指向一個地址被釋放的位置。于是就有了下面的程序。int * foo()
{
　　int l=20;
　　return &l;
}int main()
{
　　int i=10;
　　int *j=&i;
　　j = foo();
　　cout<<*j;
　　return 0;
}　　編譯器很“聰明”，編譯后會給出一個警告。原話是“returning address of local variable or temporary”，指向的是上面程序的第四行，也就是return &l;這條語句。那句英文的意思也不用我再多解釋了，相信大家都能看得明白。　　執行的結果，在debug下，是20；在release下，結果是4198795。顯然那部分內存被釋放掉了。這是因為在debug的程序里面，執行完函數foo，并沒有立即釋放掉l的那個地址（目前我不清楚這句話說得是否精確）。在這個程序的release版本中，顯然程序釋放了那部分的地址，所以指向了一個不確定的數。

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這里還要說一件事情，就是在第一個程序當中，無論是debug版本還是release版本。執行完那個if語句以后，系統都是不會真正的把l清除掉，l只是k的一個別名。上面的程序是這樣寫的，用了*j=&i這樣一句負值語句，而別名在MSDN中的解釋與引用是相同的，所以也可以這樣理解，int i=10; int &j=i;與上面的相同。不要去想上面這些程序了，大家再看看下面這個。
void f1( int *& j)
{
　　int l=20;
　　int *k=&l;
　　j=k;
　　k=0;
}
void any_function_use_local_variables()
{
　　int a,b,c;
　　a=b=c=100;
}int main()
{
　　int i=10;
　　int *j=&i;
　　f1(j);
　　cout<<*j;
　　any_function_use_local_variables();
　　cout<<*j;
　　return 0;
}　　請大家自己編譯、執行，看看結果是什么，然后結合上面的兩個例子，想想是為什么。下面再給大家一個小例子，可能會有助于理解內存的概念?！　〕绦虻倪^程是試圖去增加i，使之超過最大的整數。有一種情況是這個值被“卷回來”變成一個負數，在我的機器上程序的打印結果是-2147483648，這個結果可能因為硬件的不同而不同。int main()
{
　　int i=1;
　　while(0<i) i++;
　　cout<<i;
　　return 0;
} 　　結束。

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