论C/C++函数间动态内存的传递

当你涉及到C/C++的核心编程的时候,你会无止境地与内存管理打交道.这些往往会使人受尽折磨.所以如果你想深入C/C++编程,你必须静下心来,好好苦一番.

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现在我们将讨论C/C++里我认为哪一本书都没有完全说清楚,也是涉及概念细节最多,语言中最难的技术之一的动态内存的传递.并且在软件开发中很多专业人员并不能写出相关的合格的代码.

一、引入

看下面的例子,这是我们在编写库函数或者项目内的共同函数经常希望的.

 
 
    
  
  
  1. void MyFunc(char *pReturn, size_t size) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3. ………  
    4. 
  
  
  4. pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 
    5. 
  
  
  5. ……… 
    6. 
  
  
  6. }
    7.

我们可以很明显地看出代码作者的意图,他想在函数调用处声明一个指针　char *pMyReturn=NULL;然后调用MyFunc处理并返回一段长度为size的一段动态内存.

那么作者能达到预期的效果吗？

那么我可以告诉作者,他的程序在编译期很幸运地通过了,可是在运行期他的程序崩溃终止.原因何在,是他触犯了系统不可侵犯的条款:错误地操作内存.

二、内存操作及问题相关知识点

为了能彻底解决动态内存传递的问题,我们先回顾一下内存管理的知识要点.

（1）内存分配方式有三种：

  • 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。
  • 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
  • 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活。

（2）指针的操作流程

申请并初始化或设置为空：

 
 
    
  
  
  1. int *pInt=NULL;
    2.

开辟空间或者使其指向对象:

 
 
    
  
  
  1. pInt=new Int(3); 
    2. 
  
  
  2. 或者 
    3. 
  
  
  3. int i=3;pint=&i;
    4.

用指针(更确切地说是操作内存,在使用之前加if(pint!=NULL)或者assert(pInt!=NULL)后再使用,以防内存申请失败的情况下使用指针):

 
 
    
  
  
  1. if(p!=NULL) {use pint};
    2.

释放使用完的内存.

 
 
    
  
  
  1. free(pInt);
    2.

置指针为空

 
 
    
  
  
  1. pInt=NULL;(避免野指针的出现)
    2.

(3) 在函数的参数传递中,编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，如果参数为p的话,那么编译器会产生p的副本_p,使_p=p; 如果函数体内的程序修改了_p的内容，就导致参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因.

三、问题分析

根据上面的规则我们可以很容易分析例子中失败的原因.

 
 
    
  
  
  1. void MyFunc(char *pReturn, size_t size) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3. ………  
    4. 
  
  
  4. pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 
    5. 
  
  
  5. ……… 
    6. 
  
  
  6. } 
    7. 
  
  
  7. void main(void){ 
    8. 
  
  
  8. char *pMyReturn=NULL; 
    9. 
  
  
  9. MyFunc(pMyReturn,10); 
    10. 
  
  
  10. }
    11.

在MyFunc(char *pReturn, size_t size)中_pMyReturn真实地申请到了内存, _pMyReturn申请了新的内存，只是把_pMyReturn 所指的内存地址改变了，但是pMyReturn丝毫未变。所以函数MyFunc并不能输出任何东西。事实上，每执行一次MyFunc就会泄露一块内存，因为没有用free释放内存。

四、问题解决方案

函数间传递动态数据我们可以有三种解决方法.

方法一.如果我们是用C++编程,我们可以很方便地利用引用这个技术.我也极力推荐你用引用,因为它会使你少犯一些错误.以下是一个例子.

 
 
    
  
  
  1. void MyFunc(char* &pReturn,size_t size){ 
    2. 
  
  
  2. pReturn=(char*)malloc(size); 
    3. 
  
  
  3. memset(pReturn,0x00,size); 
    4. 
  
  
  4. if(size>=13) 
    5. 
  
  
  5. strcpy(pReturn,"Hello World!"); 
    6. 
  
  
  6. } 
    7. 
  
  
  7. 
  
  
  8. void main(){ 
    9. 
  
  
  9. char *pMyReturn=NULL; 
    10. 
  
  
  10. MyFunc(pMyReturn,15); 
    11. 
  
  
  11. if(pMyReturn!=NULL) 
    12. 
  
  
  12. { 
    13. 
  
  
  13. char *pTemp=pMyReturn; 
    14. 
  
  
  14. while(*pTemp!=''\0'') 
    15. 
  
  
  15. cout<<*pTemp++; 
    16. 
  
  
  16. pTemp=NULL; 
    17. 
  
  
  17. strcpy(pMyReturn,"AAAAAAAA"); 
    18. 
  
  
  18. free(pMyReturn); 
    19. 
  
  
  19. pMyReturn=NULL; 
    20. 
  
  
  20. } 
    21. 
  
  
  21. }
    22.

方法二.利用二级指针

 
 
    
  
  
  1. void MyFunc (char ** pReturn, size_t size) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3. * pReturn = (char *)malloc(size); 
    4. 
  
  
  4. } 
    5. 
  
  
  5. void main(void) 
    6. 
  
  
  6. { 
    7. 
  
  
  7. char * pMyReturn = NULL; 
    8. 
  
  
  8. MyFunc (&pMyReturn, 100);// 注意参数是 & pMyReturn 
    9. 
  
  
  9. if(pMyReturn!=NULL){ 
    10. 
  
  
  10. strcpy(pMyReturn, "hello"); 
    11. 
  
  
  11. cout<< pMyReturn << endl; 
    12. 
  
  
  12. free(pMyReturn);  
    13. 
  
  
  13. pMyReturn=NULL; 
    14. 
  
  
  14. }}
    15.

为什么二级指针就可以了.原因通过函数传递规则可以很容易地分析出来.我们将& pMyReturn传递了进去,就是将双重指针的内容传递到了函数中.函数过程利用改变指针的内容,这样pMyReturn很明显指向了开辟的内存 .

方法三. 用函数返回值来传递动态内存

 
 
    
  
  
  1. char * MyFunc (void) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3. char *p =new char[20]; 
    4. 
  
  
  4. memset(p,0x00,sizeof(p)); 
    5. 
  
  
  5. return p; 
    6. 
  
  
  6. } 
    7. 
  
  
  7. void main(void) 
    8. 
  
  
  8. { 
    9. 
  
  
  9. char *str = NULL; 
    10. 
  
  
  10. str = MyFunc(); 
    11. 
  
  
  11. if(str!=NULL) 
    12. 
  
  
  12. { 
    13. 
  
  
  13. strcpy(str,"Hello,baby"); 
    14. 
  
  
  14. cout<< str << endl; 
    15. 
  
  
  15. free(str); 
    16. 
  
  
  16. str=NULL; 
    17. 
  
  
  17. } 
    18. 
  
  
  18. }
    19.

请注意的是函数写成这样的话,你是不能返回什么动态内存的,因为p指向的是字符串常量.内存在位于静态存储区
上分配,你无法改变.(你想要得到动态内存我们一定要看到malloc或者new).

 
 
    
  
  
  1. char * MyFunc (void) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3. char *p =”Hello World” 
    4. 
  
  
  4. return p; 
    5. 
  
  
  5. }
    6.

结束语

操作内存是C/C++一个难点,我们作为专业的软件开发人员.应该深入理解并能灵活地掌握指针和内存的操作.

本文题目：论C/C++函数间动态内存的传递
网页URL：http://www.stwzsj.com/qtweb/news44/3494.html

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