當(dāng)你涉及到C/C++的核心編程的時候,你會無止境地與內(nèi)存管理打交道.這些往往會使人受盡折磨.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.

一、引入

看下面的例子,這是我們在編寫庫函數(shù)或者項目內(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:錯誤地操作內(nèi)存.

二、內(nèi)存操作及問題相關(guān)知識點

為了能徹底解決動態(tài)內(nèi)存?zhèn)鬟f的問題,我們先回顧一下內(nèi)存管理的知識要點.

（1）內(nèi)存分配方式有三種：

• 從靜態(tài)存儲區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個運(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，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時這些存儲單元自動被釋放。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，亦稱動態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時候用malloc或new申請任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時用free或delete釋放內(nèi)存。動態(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?

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)的每個參數(shù)制作臨時副本，如果參數(shù)為p的話,那么編譯器會產(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.

三、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。事實上，每執(zhí)行一次MyFunc就會泄露一塊內(nèi)存，因為沒有用free釋放內(nèi)存。

四、問題解決方案

函數(shù)間傳遞動態(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技術(shù).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)返回值來傳遞動態(tài)內(nèi)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;  
}  
} 

請注意的是函數(shù)寫成這樣的話,你是不能返回什么動態(tài)內(nèi)存的,因為p指向的是字符串常量.內(nèi)存在位于靜態(tài)存儲區(qū)
上分配,你無法改變.(你想要得到動態(tài)內(nèi)存我們一定要看到malloc或者new).

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

結(jié)束語

操作內(nèi)存是C/C++一個難點,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.