c语言入门之论C/C++函数间动态内存的传递

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c语言入门之论C/C++函数间动态内存的传递

大连华信二系/徐兆元
FLxyzsby@163.com/xuzy@dhc.com.cn

   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.
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.

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

【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：int *pInt=NULL;
     开辟空间或者使其指向对象:pInt=new Int(3);或者int i=3;pint=&i;
        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):
if(p!=NULL) {use pint};
       释放使用完的内存.free(pInt);
       置指针为空pInt=NULL;(避免野指针的出现)
(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.

【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.

       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。

【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.
   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.利用二级指针
void MyFunc (char ** pReturn, size_t size)
{
* pReturn = (char *)malloc(size);
}
void main(void)
{
char * pMyReturn = NULL;
MyFunc (&pMyReturn, 100);// 注意参数是 & pMyReturn
if(pMyReturn!=NULL){
strcpy(pMyReturn, "hello");
cout<< pMyReturn << endl;
free(pMyReturn);
    pMyReturn=NULL;
}}
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

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;
}

}
请注意的是函数写成这样的话
char * MyFunc (void)
{
char *p =”Hello World”
return p;
}
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).

【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.

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