C/C++ 記憶體管理問題

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記憶體配置方式有三種：
（1） 從靜態儲存地區分配。記憶體在程式編譯的時候就已經分配好，這塊記憶體在程式的整個運行期間都存在。例如全域變數，static 變數。

（2） 在棧上建立。在執行函數時，函數內局部變數的儲存單元都可以在棧上建立，函數執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分

　　　配運算內建於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的記憶體容量有限。

（3） 從堆上分配，亦稱動態記憶體分配。程式在啟動並執行時候用 malloc 或 new 申請任意多少的記憶體，程式員自己負責在何時用 free 或

　　　delete 釋放記憶體。動態記憶體的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。動態記憶體的申請與釋放必須配對，防止記憶體流失。

 

在使用記憶體之前檢查指標是否為 NULL。如果指標 p 是函數的參數，那麼在函數的入口處用 assert(p!=NULL)進行檢查。

如果是用 malloc 或 new 來申請記憶體，應該用 if(p==NULL) 或 if(p!=NULL)進行防錯處理。

 

記憶體的預設初值究竟是什麼並沒有統一的標準，儘管有些時候為零值，我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式建立數組，

都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略。

 

注意不要返回指向“棧記憶體”的“指標”或者“引用”，因為該記憶體在函數體結束自時被動銷毀。

使用 free 或 delete 釋放了記憶體後，將指標設定為 NULL。以防產生“野指標”。

 

數組名對應著（而不是指向）一塊記憶體，數組名相當於一個常量指標，其地址與容量在生命期內保持不變，只有數組的內容可以改變。

指標可以隨時指向任意類型的記憶體塊，它的特徵是“可變”，所以我們常用指標來操作動態記憶體。指標遠比數組靈活，但也更危險。

 

對於同一個char型字串char str[] = "Hellow"：

strlen(str)的值為6  ，求的是這個字串有效字元的個數，不包含用於結束字串的   0  

sizeof(str)的值為7 ， 求的是這個變數一共佔用記憶體的位元組數，當然包含最後一個用於結束字串的  0 。

 

對於char  *p = str  ;   sizeof(p)的值為int型變數在記憶體中佔用的容量。C++/C 語言沒有辦法知道指標所指的記憶體容量。

注意當數組作為函數的參數進行傳遞時，該數組自動退化為同類型的指標。

void Func(char a[100])
{
　　cout<< sizeof(a) << endl;     // 4 位元組而不是 100 位元組
} 

 

如果函數的參數是一個指標，不要指望用該指標去申請動態記憶體。 

GetMemory(str, 200)並沒有使 str 獲得期望的記憶體，str 依舊是 NULL。（pass by value）

void GetMemory(char *p, int num)
{
　　p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); //系統會開闢一個臨時儲存區儲存p 的值，這裡的p不是原來那個p     pass by value
}

如果非得要用指標參數去申請記憶體，那麼應該改用“指向指標的指標”。

void GetMemory2(char **p, int num)
{
　　*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}

 

char * Test1(void)
{
　　char str[] = "Hellow!";   //這裡強調不要用 return 語句返回指向“棧記憶體”的指標。因為str是字串，故str會在棧中建立。
　　return str;
}

char *Test2(void)
{
　　char *pStr = "Hellow!";//因為 "Hellow!" 是字串，故其會儲存在靜態儲存區，而pStr只是一個指標，根據pass by value ， 即使棧中pStr被消除，“Hellow”依舊存在
　　return pStr;
}

 

free和delete只是把指標所指的記憶體給釋放掉，但並沒有把指標本身幹掉。如果此時不把 指標 設定為 NULL，會讓人誤以為 p 是個合法的指標。

如果程式比較長，我們有時記不住 p 所指的記憶體是否已經被釋放，在繼續使用 p 之前，通常會用語句 if (p != NULL)進行防錯處理。

（1）指標消亡了，並不表示它所指的記憶體會被自動釋放。
（2）記憶體被釋放了，並不表示指標會消亡或者成了 NULL 指標

“野指標”的成因主要有兩種：
（1）指標變數沒有被初始化。任何指標變數剛被建立時不會自動成為 NULL 指標，它
的預設值是隨機的，它會亂指一氣。

（2）指標 p 被 free 或者 delete 之後，沒有置為 NULL，讓人誤以為 p 是個合法的指標。

（3）指標操作超越了變數的作用範圍。例如：

void Test(void)
{
　　A *p;
　　{
　　　　A a;
　　　　p = &a; // 注意 a 的生命期
　　}
　　p->Func(); // p 是“野指標”
}

 

光用 maloc/free 無法滿足動態對象的要求。對象在建立的同時要自動執行建構函式，對象在消亡之前要自動執行解構函式。由於
malloc/free 是庫函數而不是運算子，不在編譯器控制許可權之內，不能夠把執行建構函式和解構函式的任務強加於 malloc/free 。

因此 C++語言需要一個能完成動態記憶體分配和初始化工作的運算子 new，以及一個能完成清理與釋放記憶體工作的運算子 delete。

注意 new/delete 不是庫函數。

 

因為 C++程式經常要調用 C 函數，而 C 程式只能用 malloc/free 管理動態記憶體。故C++不把 malloc/free 淘汰。

 

 

記憶體耗盡怎麼辦

 

如果在申請動態記憶體時找不到足夠大的記憶體塊，malloc 和 new 將返回 NULL 指標，
宣告記憶體申請失敗。通常有三種方式處理“記憶體耗盡”問題。

 

（1）判斷指標是否為 NULL，如果是則馬上用 return 語句終止本函數。

（2）判斷指標是否為 NULL，如果是則馬上用 exit(1)終止整個程式的運行。

（3）為 new 和 malloc 設定異常處理函數。

 

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