C/C++ 传递动态内存

逍遥公子

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。
    delete的时候可能需要释放多个指针的内存
    free和delete的区别是
    对于对象来说
    free的确释放了对象的内存，但是不调用对象的析构函数，所以如果在对象中使用new分配的内存就会泄露
    delete不仅释放对象的内存，并且调用对象的析构函数
    new和malloc虽然都是申请内存，但申请的位置不同，new的内存从free   store分配，而malloc的内存从heap分配（详情请看ISO14882的内存管理部分），free   store和heap很相似，都是动态内存，但是位置不同，这就是为什么new出来的内存不能通过free来释放的原因。不过微软编译器并没有很好的执行 标准，很有可能把free   store和heap混淆了，因此，free有时也可以。
    再补充一点：
    delete时候不需要检查NULL