論C/C++函數間動態內存的傳遞
當你涉及到C/C++的核心編程的時候,你會無止境地與內存管理打交道.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.
一、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.
二、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管理的知識要點.
（1）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。
（2）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，如果參數為p的話,那么編譯器會產生p的副本_p,使_p=p; 如果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.
三、問題分析
根據上面的規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。
四、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.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.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容易地分析出來.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;
- }
- }
請注意的是函數寫成這樣的話,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).
- char * MyFunc (void)
- {
- char *p =”Hello World”
- return p;
- }
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掌握指針和內存的操作.
