论C/C++函数间动态内存的传递

3/8/2008来源:C/C++教程人气:4471


  当你涉及到C/C++的核心编程的时候,你会无止境地与内存治理打交道.这些往往会使人受尽折磨.所以假如你想深入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。

  【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.

  【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治理的知识要点.

  (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,假如参数为p的话,那么编译器会产生p的副本_p,使_p=p; 假如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.

  

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  【问题分析】

  根据上面的规则我们可以很轻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。

  【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.假如我们是用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);// 注重参数是 & 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轻易地分析出来.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[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;

   }

  }

  请注重的是函数写成这样的话:

  

  char * MyFunc (void)

  {

   char *p =”Hello World”

   return p;

  }

  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)。

  【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把握指针和内存的操作。