C語言之記憶體使用量

問題：記憶體使用量

　　有人寫了一個將整數轉換為字串的函數：

char *itoa (int n) { 　char retbuf[20]; 　sprintf(retbuf, "%d", n); 　return retbuf; }

　　如果我調用這個函數：char *str5 = itoa(5)，str5會是什麼結果呢？

　　答案分析：

　　答案是不確定，可以確定的是肯定不是我們想要的 “5”。

　　 retbuf定義在函數體中，是一個局部變數，它的記憶體空間位於棧（stack）中的某個位置，其作用範圍也僅限於在itoa()這個函數中。當itoa()函數退出時，retbuf在調用棧中的內容將被收回，這時，這塊記憶體位址可能存放別的內容。因此將retbuf這個局部變數返回給調用者是達不到預期的目的的。

　　那麼如何解決這個問題呢，不用擔心，方法不但有，而且還不止一個，下面就來闡述三種能解決這個問題的辦法：

　　1)、在itoa()函數內部定義一個static char retbuf[20]，根據靜態變數的特性，我們知道，這可以保證函數返回後retbuf的空間不會被收回，原因是函數內的靜態變數並不是放在棧中，而是放在程式中一個叫“.bss”段的地方，這個地方的內容是不會因為函數退出而被收回的。

　　這種辦法確實能解決問題，但是這種辦法同時也導致了itoa()函數變成了一個不可重新進入的函數（即不能保證相同的輸入肯定有相同的輸出），另外， retbuf [] 中的內容會被下一次的調用結果所替代，這種辦法不值得推薦。

　　2)、在itoa()函數內部用malloc() 為retbuf申請記憶體，並將結果存放其中，然後將retbuf返回給調用者。由於此時retbuf位於堆（heap）中，也不會隨著函數返回而釋放，因此可以達到我們的目的。

　　但是有這樣一種情況需要注意：itoa()函數的調用者在不需要retbuf的時候必須把它釋放，否則就造成記憶體流失了，如果此函數和調用函數都是同一個人所寫，問題不大，但如果不是，則比較容易會疏漏此釋放記憶體的操作。

　　3)、將函數定義為char *itoa（int n， char *retbuf），且retbuf的空間由調用者申請和釋放，itoa()只是將轉換結果存放到retbuf而已。

　　這種辦法明顯比第一、二種方法要好，既避免了方法1對函數的影響，也避免了方法2對記憶體配置釋放的影響，是目前一種比較通行的做法。

　　擴充分析：

　　其實就這個問題本身而言，我想大家都可以立刻想到答案，關鍵在於對記憶體這種敏感資源的正確和合理地利用，下面對記憶體做一個簡單的分析：

　　1)、程式中有不同的記憶體段，包括：

　　.data - 已初始化全域/靜態變數，在整個軟體執行過程中有效；

　　.bss - 未初始化全域/靜態變數，在整個軟體執行過程中有效；

　　.stack - 函數調用棧，其中的內容在函數執行期間有效，並由編譯器負責分配和收回；

　　.heap - 堆，由程式顯式分配和收回，如果不收回就是記憶體流失。

　　2)、自己使用的記憶體最好還是自己申請和釋放。

　　這可以說是一個記憶體配置和釋放的原則，比如說上面解決辦法的第二種，由itoa()分配的記憶體，最後由調用者釋放，就不是一個很好的辦法，還不如用第三種，由調用者自己申請和釋放。另外這個原則還有一層意思是說：如果你要使用一個指標，最好先確信它已經指向合法記憶體區了，如果沒有就得自己分配，要不就是非法指標訪問。很多程式的致命錯誤都是訪問一個沒有指向合法記憶體區的指標，這也包括null 指標。
問題：記憶體配置 & sizeof

　　我使用sizeof來計算一個指標變數，我希望得到這個指標變數所分配的記憶體塊的大小，可以嗎？

Char *p = NULL; int nMemSize = 0; … p = malloc(1024); nMemSize = sizeof(p);

　　答案與分析：

　　答案是達不到你的要求，sizeof只能告訴你指標本身佔用的記憶體大小。指標所指向的記憶體，如果是malloc分配的，sizeof 是沒有辦法知道的。換句話說，malloc分配的記憶體是沒有辦法向記憶體管理模組進行事後查詢的，當然你可以自己編寫代碼來維護。

　　 問題：棧記憶體使用量

　　下面程式運行有什麼問題？

char *GetString(void) { 　char p[] = "hello world"; 　return p;// 編譯器將提出警告 } void Test4(void) { 　char *str = NULL; 　str = GetString();// str 的內容是垃圾 　cout<< str << endl; }

　　答案與分析：

　　返回棧記憶體，記憶體可能被銷毀，也可能不被銷毀，但是，出了範圍之後已被標記成可被系統使用，所以，亂七八糟不可知內容，當然，返回的指標的內容，應該是不變的，特殊時候是有用的，比如，可以用來探測系統記憶體配置規律等等。

　　問題：記憶體使用量相關編程規範

　　我想儘可能地避免記憶體使用量上的問題，有什麼捷徑嗎？

　　答案與分析：

　　除非做一件從沒有人做過的事情，否則，都是有捷徑可言的，那就是站在前人的肩膀上，現在各個大公司都有自己的編碼規範，這些規範凝聚了很多的經驗和教訓，有較高的使用價值，鑒於這些規範在網上流傳很多，這裡我就不再列出了，感興趣的，推薦參考林銳的《高品質C/C++編程指南》。