論C/C++函數間動態記憶體的傳遞

作者： 徐兆元 出處： CSDN BLOG 責任編輯： 方舟 　當你涉及到C/C++的核心編程的時候，你會無止境地與記憶體管理打交道.這些往往會使人受盡折磨.所以如果你想深入C/C++編程，你必須靜下心來，好好苦一番。

　　現在我們將討論C/C++裡我認為哪一本書都沒有完全說清楚，也是涉及概念細節最多，語言中最難的技術之一的動態記憶體的傳遞.並且在軟體開發中很多專業人員並不能寫出相關的合格的代碼。

　　【引入】 看下面的例子，這是我們在編寫庫函數或者項目內的共同函數經常希望的。

void MyFunc(char *pReturn， size_t size) { ……… pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num); ……… }

　　我們可以很明顯地看出代碼作者的意圖，他想在函數調用處聲明一個指標

char *pMyReturn=NULL;

　　然後調用MyFunc處理並返回一段長度為size的一段動態記憶體.

　　那麼作者能達到預期的效果嗎？

　　那麼我可以告訴作者，他的程式在編譯期很幸運地通過了，可是在運行期他的程式崩潰終止.

　　原因何在，是他觸犯了系統不可侵犯的條款:錯誤地操作記憶體.

　　【記憶體操作及問題相關知識點】為了能徹底解決動態記憶體傳遞的問題，我們先回顧一下記憶體管理的知識要點.

　　（1）記憶體配置方式有三種：

　　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。

　　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。棧記憶體配置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。

　　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。

　　（2）指標的操作流程

　　申請並初始化或設定為空白：int *pInt=NULL;

　　開闢空間或者使其指向對象:pInt=new Int(3);或者int i=3;pint=&i;

　　用指標(更確切地說是操作記憶體，在使用之前加if(pint!=NULL)或者assert(pInt!=NULL)後再使用，以防記憶體申請失敗的情況下使用指標):

if(p!=NULL) {use pint};

　　釋放使用完的記憶體.free(pInt);

　　置指標為空白pInt=NULL;(避免野指標的出現)

　　(3) 在函數的參數傳遞中，編譯器總是要為函數的每個參數製作臨時副本，如果參數為p的話，那麼編譯器會產生p的副本_p，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.

　　【問題分析】

　　根據上面的規則我們可以很容易分析例子中失敗的原因.

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真實地申請到了記憶體， _pMyReturn申請了新的記憶體，只是把_pMyReturn 所指的記憶體位址改變了，但是pMyReturn絲毫未變。所以函數MyFunc並不能輸出任何東西。事實上，每執行一次MyFunc就會泄露一塊記憶體，因為沒有用free釋放記憶體。

　　【問題解決方案】

　　函數間傳遞動態資料我們可以有三種解決方案。

　　方法一.如果我們是用C++編程，我們可以很方便地利用引用這個技術.我也極力推薦你用引用，因為它會使你少犯一些錯誤.以下是一個例子。

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.利用二級指標

void MyFunc (char ** pReturn， size_t size) { 　* pReturn = (char *)malloc(size); } void main(void) { 　char * pMyReturn = NULL; 　MyFunc (&pMyReturn， 100);// 注意參數是 & pMyReturn 　if(pMyReturn!=NULL){ 　　strcpy(pMyReturn， "hello"); 　　cout<< pMyReturn << endl; 　　free(pMyReturn); 　　pMyReturn=NULL; 　} }

　　為什麼二級指標就可以了.原因通過函數路由規則可以很容易地分析出來.我們將& pMyReturn傳遞了進去，就是將雙重指標的內容傳遞到了函數中.函數過程利用改變指標的內容，這樣pMyReturn很明顯指向了開闢的記憶體 .

　　方法三. 用函數傳回值來傳遞動態記憶體

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; 　} }

　　請注意的是函數寫成這樣的話：

char * MyFunc (void) { 　char *p =”Hello World” 　return p; }

　　的話，你是不能返回什麼動態記憶體的，因為p指向的是字串常量.記憶體在位於靜態儲存區上分配，你無法改變.(你想要得到動態記憶體我們一定要看到malloc或者new)。

　　【結束語】

　　操作記憶體是C/C++一個痛點，我們作為專業的軟體開發人員.應該深入理解並能靈活地掌握指標和記憶體的操作。