高品質C++/C編程指南-第7章-記憶體管理(4)

7.5 free和delete把指標怎麼啦？
7.7 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

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。參見7.5節。

（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：

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。

7.8 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。

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7-8。

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7-8 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申請的動態記憶體”，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。