C/C++ 传递动态内存的深入理解_C#教程

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当你涉及到C/C++的核心编程的时候,你会无止境地与内存管理打交道。这些往往会使人受尽折磨。所以如果你想深入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管理的知识要点。
(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,如果参数为p的话,那么编译器会产生p的副本_p,使_p=p; 如果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。
【问题分析】
根据上面的规则我们可以很容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。如果我们是用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);// 注意参数是 & 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容易地分析出来。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;
}
}
请注意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掌握指针和内存的操作。
delete的时候可能需要释放多个指针的内存
free和delete的区别是
对于对象来说
free的确释放了对象的内存,但是不调用对象的析构函数,所以如果在对象中使用new分配的内存就会泄露
delete不仅释放对象的内存,并且调用对象的析构函数
new和malloc虽然都是申请内存,但申请的位置不同,new的内存从free   store分配,而malloc的内存从heap分配(详情请看ISO14882的内存管理部分),free   store和heap很相似,都是动态内存,但是位置不同,这就是为什么new出来的内存不能通过free来释放的原因。不过微软编译器并没有很好的执行 标准,很有可能把free   store和heap混淆了,因此,free有时也可以。
再补充一点:
delete时候不需要检查NULL
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