論C/C++函數間動態內存的傳遞

2019-11-17 05:29:17

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供稿：網友

　　當你涉及到C/C++的核心編程的時候，你會無止境地與內存治理打交道.這些往往會使人受盡折磨.所以假如你想深入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++里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.并且在軟件開發中很多專業人員并不能寫出相關的合格的代碼。

　　【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;

　　然后調用MyFunc處理并返回一段長度為size的一段動態內存.

　　那么作者能達到預期的效果嗎？

　　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.

　　【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治理的知識要點.

　?。?）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于處理器的指令集中，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。

　?。?）指針的操作流程

　　申請并初始化或設置為空：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)后再使用，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，假如參數為p的話，那么編譯器會產生p的副本_p，使_p=p; 假如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.

　　

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　　【問題分析】

　　根據上面的規則我們可以很輕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并不能輸出任何東西。事實上，每執行一次MyFunc就會泄露一塊內存，因為沒有用free釋放內存。

　　【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.假如我們是用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);// 注重參數是 & 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.原因通過函數傳遞規則可以很輕易地分析出來.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;

　　　}

　　}

　　請注重的是函數寫成這樣的話：

　　

　　char * MyFunc (void)

　　{

　　　char *p =”Hello World”

　　　return p;

　　}

　　的話，你是不能返回什么動態內存的，因為p指向的是字符串常量.內存在位于靜態存儲區上分配，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)。

　　【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.應該深入理解并能靈活地把握指針和內存的操作。

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