C++指針使用的好壞直接反映了編程人員水平的高低,下面從指針和數組的區別、指針參數是如何傳遞內存、野指針、malloc/free、new/delete和內存耗盡怎么辦方面進行總結。
一 指針和數組對比
C++/C程序中,指針和數組在不少地方可以相互替換着用,讓人產生一種錯覺,以為兩者是等價的。數組要么在靜態存儲區被創建(如全局數組),要么在棧上被創建。數組名對應着(而不是指向)一塊內存,其地址與容量在生命期內保持不變,只有數組的內容可以改變。指針可以隨時指向任意類型的內存塊,它的特征是“可變”,所以我們常用指針來操作動態內存。指針遠比數組靈活,但也更危險。
(1)修改內容
char a[] = “hello”; a[0] = ‘X’; // 數組可以修改字符串內容 char *p = “world”; // 注意p指向常量字符串 // 編譯器不能發現該錯誤 // 但該語句企圖修改常量字符串的內容而導致運行出錯 p[0] = ‘X’;
(2)內容復制和比較
// 數組… char a[] = "hello"; char b[10]; strcpy(b, a); // 不能用 b = a; if(strcmp(b, a) == 0) // 不能用 if (b == a) // 指針… int len = strlen(a); char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1)); strcpy(p,a); // 不要用 p = a; if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)
(3)計算內存容量
char a[] = "hello world"; char *p = a; cout<< sizeof(a) << endl; // 12字節 cout<< sizeof(p) << endl; // 4字節
注意當數組作為函數的參數進行傳遞時,該數組自動退化為同類型的指針
void Func(char a[100]) { cout<< sizeof(a) << endl; // 4字節而不是100字節 }
二 指針參數如何傳遞內存
(1)錯誤示例
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 }
編譯器總是要為函數的每個參數制作臨時副本,指針參數p的副本是 _p,編譯器使 _p = p。如果函數體內的程序修改了_p的內容,就導致參數p的內容作相應的修改。這就是指針可以用作輸出參數的原因。
在上面的例子中,_p申請了新的內存,只是把_p所指的內存地址改變了,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就會泄露一塊內存,因為沒有用free釋放內存。
(2)解決方法1:使用指向指針的指針
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); }
(3)解決方法2:指針作為函數返回值
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); }
注:(1)在上面的例子中,要特別注意在函數調用完后用free釋放malloc的內存;
(2)不要在函數體內返回棧內存的指針
三 野指針
“野指針”不是NULL指針,是指向“垃圾”內存的指針。
人們一般不會錯用NULL指針,因為用if語句很容易判斷。但是“野指針”是很危險的,if語句對它不起作用。
“野指針”的成因主要有三種:
(1)指針變量沒有被初始化。任何指針變量剛被創建時不會自動成為NULL指針,它的缺省值是隨機的,它會亂指一氣。
(2)指針p被free或者delete之后,沒有置為NULL,讓人誤以為p是個合法的指針。
(3)指針操作超越了變量的作用域范圍。
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“野指針” }
四 malloc/free/new/delete
malloc與free是C++/C語言的標准庫函數,new/delete是C++的運算符。它們都可用於申請動態內存和釋放內存。
對於非內部數據類型的對象而言,光用maloc/free無法滿足動態對象的要求。對象在創建的同時要自動執行構造函數,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符,不在編譯器控制權限之內,不能夠把執行構造函數和析構函數的任務強加於malloc/free。
因此C++語言需要一個能完成動態內存分配和初始化工作的運算符new,以及一個能完成清理與釋放內存工作的運算符delete。注意new/delete不是庫函數。
五 內存耗盡怎么辦
如果在申請動態內存時找不到足夠大的內存塊,malloc和new將返回NULL指針,宣告內存申請失敗。通常有三種方式處理“內存耗盡”問題。
(1)判斷指針是否為NULL,如果是則馬上用return語句終止本函數。
(2)判斷指針是否為NULL,如果是則馬上用exit(1)終止整個程序的運行。
(3)用_set_new_hander函數為new設置用戶自己定義的異常處理函數。