Linux編程C++記憶體管理的指標傳遞詳解

　　指標參數是如何傳遞記憶體的？

　　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。樣本7-4-1中，Test函數的語句GetMemory(str, 200)並沒有使str獲得期望的記憶體，str依舊是NULL，為什麼?

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void GetMemory(char *p, int num) { 　p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); } void Test(void) { 　char *str = NULL; 　GetMemory(str, 100); // str 仍然為 NULL 　strcpy(str, "hello"); // 運行錯誤 }

　　樣本試圖用指標參數申請動態記憶體

　 　毛病出在函數GetMemory中。編譯器總是要為函數的每個參數製作臨時副本，指標參數p的副本是 _p，編譯器使 _p = p。如果函數體內的程式修改了_p的內容，就導致參數p的內容作相應的修改。這就是指標可以用作輸出參數的原因。在本例中，_p申請了新的記憶體，只是把 _p所指的記憶體位址改變了，但是p絲毫未變。所以函數GetMemory並不能輸出任何東西。事實上，每執行一次GetMemory就會泄露一塊記憶體，因 為沒有用free釋放記憶體。

　　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”，見樣本4.2。

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void GetMemory2(char **p, int num) { 　*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); } void Test2(void) { 　char *str = NULL; 　GetMemory2(&str, 100); // 注意參數是 &str，而不是str 　strcpy(str, "hello"); 　cout<< str << endl; 　free(str); }

　　樣本用指向指標的指標申請動態記憶體

　　

　　由於“指向指標的指標”這個概念不容易理解，我們可以用函數傳回值來傳遞動態記憶體。這種方法更加簡單。

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char *GetMemory3(int num) { 　char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 　return p; } void Test3(void) { 　char *str = NULL; 　str = GetMemory3(100); 　strcpy(str, "hello"); 　cout<< str << endl; 　free(str); }

　　樣本用函數傳回值來傳遞動態記憶體

　　用函數傳回值來傳遞動態記憶體這種方法雖然好用，但是常常有人把return語句用錯了。這裡強調不要用return語句返回指向“棧記憶體”的指標，因為該記憶體在函數結束時自動消亡，見樣本。

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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; }

　　樣本return語句返回指向“棧記憶體”的指標

　　用調試器逐步跟蹤Test4，發現執行str = GetString語句後str不再是NULL指標，但是str的內容不是“hello world”而是垃圾。

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char *GetString2(void) { 　char *p = "hello world"; 　return p; } void Test5(void) { 　char *str = NULL; 　str = GetString2(); 　cout<< str << endl; }

　　樣本return語句返回常量字串

　　

　 　函數Test5運行雖然不會出錯，但是函數GetString2的設計概念卻是錯誤的。因為GetString2內的“hello world”是常量字串，位於靜態儲存區，它在程式生命期內恒定不變。無論什麼時候調用GetString2，它返回的始終是同一個“唯讀”的記憶體塊。

　　杜絕“野指標”

　　“野指標”不是NULL指標，是指向“垃圾”記憶體的指標。人們一般不會錯用NULL指標，因為用if語句很容易判斷。但是“野指標”是很危險的，if語句對它不起作用。 “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。所以，指標變數在建立的同時應當被初始化，要麼將指標設定為NULL，要麼讓它指向合法的記憶體。例如

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1 2	char *p = NULL; char *str = (char *) malloc(100);

　　（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。這種情況讓人防不勝防，樣本程式如下：

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class A { 　public: 　　void Func(void){ cout << “Func of class A” << endl; } }; void Test(void) { 　A *p; 　{ 　　A a; 　　p = &a; // 注意 a 的生命期 　} 　p->Func(); // p是“野指標” }

　　函數Test在執行語句p->Func()時，對象a已經消失，而p是指向a的，所以p就成了“野指標”。但奇怪的是我運行這個程式時居然沒有出錯，這可能與編譯器有關。

　　有了malloc/free為什麼還要new/delete？

　　malloc與free是C++/C語言的標準庫函數，new/delete是C++的運算子。它們都可用於申請動態記憶體和釋放記憶體。

　 　對於非內部資料類型的對象而言，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析構 函數。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。我們先看一看malloc/free和new/delete如何?對象的動態記憶體管理，見樣本6。

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class Obj { 　public : 　　Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; } 　　~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; } 　　void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; } 　　void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; } }; void UseMallocFree(void) { 　Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申請動態記憶體 　a->Initialize(); // 初始化 　//… 　a->Destroy(); // 清除工作 　free(a); // 釋放記憶體 } void UseNewDelete(void) { 　Obj *a = new Obj; // 申請動態記憶體並且初始化 　//… 　delete a; // 清除並且釋放記憶體 }

　　樣本 用malloc/free和new/delete如何?對象的動態記憶體管理

　 　類Obj的函數Initialize類比了建構函式的功能，函數Destroy類比了解構函式的功能。函數UseMallocFree中，由於 malloc/free不能執行建構函式與解構函式，必須調用成員函數Initialize和Destroy來完成初始化與清除工作。函數 UseNewDelete則簡單得多。

　　所以我們不要企圖用malloc/free來完成動態對象的記憶體管理，應該用new/delete。由於內部資料類型的“對象”沒有構造與析構的過程，對它們而言malloc/free和new/delete是等價的。

　　既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc/free，為什麼C++不把malloc/free淘汰出局呢？這是因為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。

　 　如果用free釋放“new建立的動態對象”，那麼該對象因無法執行解構函式而可能導致程式出錯。如果用delete釋放“malloc申請的動態內 存”，理論上講程式不會出錯，但是該程式的可讀性很差。所以new/delete必須配對使用，malloc/free也一樣。