关于内存分配Word文件下载.docx
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的操作。
特别是在for循环语句中,循环次数很容易搞错,导致数组操作越界。
d.
忘记了释放内存,造成内存泄露。
含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。
刚开始时系统的内存充足,你看不到错误。
终有一次程序突然死掉,系统出现提示:
内存耗尽。
动态内存的申请与释放必须配对,程序中malloc与free的使用次数一定要相同,否则肯定有错误(new/delete同理)。
e.
释放了内存却继续使用它。
有三种情况:
(1)程序中的对象调用关系过于复杂,实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存,此时应该重新设计数据结构,从根本上解决对象管理的混乱局面。
(2)函数的return语句写错了,注意不要返回指向"
栈内存"
的"
指针"
引用"
,因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
(3)使用free或delete释放了内存后,没有将指针设置为NULL。
导致产生"
野指针"
。
l
【规则7-2-1】用malloc或new申请内存之后,应该立即检查指针值是否为NULL。
防止使用指针值为NULL的内存。
【规则7-2-2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。
防止将未被初始化的内存作为右值使用。
【规则7-2-3】避免数组或指针的下标越界,特别要当心发生"
操作。
【规则7-2-4】动态内存的申请与释放必须配对,防止内存泄漏。
【规则7-2-5】用free或delete释放了内存之后,立即将指针设置为NULL,防止产生"
3指针与数组的对比
C++/C程序中,指针和数组在不少地方可以相互替换着用,让人产生一种错觉,以为两者是等价的。
数组要么在静态存储区被创建(如全局数组),要么在栈上被创建。
数组名对应着(而不是指向)一块内存,其地址与容量在生命期内保持不变,只有数组的内容可以改变。
2关于内存分配的问题,这是一篇我见过讲的很全面的文章.
指针可以随时指向任意类型的内存块,它的特征是"
可变"
,所以我们常用指针来操作动态内存。
指针远比数组灵活,但也更危险。
下面以字符串为例比较指针与数组的特性。
3.1
修改内容
示例7-3-1中,字符数组a的容量是6个字符,其内容为hello\0。
a的内容可以改变,如a[0]=
‘X'
指针p指向常量字符串"
world"
(位于静态存储区,内容为world\0),常量字符串的内容是不可以被修改的。
从语法上看,编译器并不觉得语句p[0]=
有什么不妥,但是该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行错误。
char
a[]
=
"
hello"
;
a[0]
cout
<
a
endl;
*p
//
注意p指向常量字符串
p[0]
编译器不能发现该错误,
但运行时会出错!
p
示例
3-1
修改数组和指针的内容
3.2
内容复制与比较
不能对数组名进行直接复制与比较。
示例7-3-2中,若想把数组a的内容复制给数组b,不能用语句
b
,否则将产生编译错误。
应该用标准库函数strcpy进行复制。
同理,比较b和a的内容是否相同,不能用if(b==a)
来判断,应该用标准库函数strcmp进行比较。
语句p
并不能把a的内容复制指针p,而是把a的地址赋给了p。
要想复制a的内容,可以先用库函数malloc为p申请一块容量为strlen(a)+1个字符的内存,再用strcpy进行字符串复制。
同理,语句if(p==a)
比较的不是内容而是地址,应该用库函数strcmp来比较。
数组...
b[10];
strcpy(b,
a);
不能用
a;
if(strcmp(b,
a)
==
0)
if
(b
a)
...
指针...
int
len
strlen(a);
(char
*)malloc(sizeof(char)*(len+1));
strcpy(p,a);
不要用
if(strcmp(p,
(p
3-2
数组和指针的内容复制与比较
3.3
计算内存容量
用运算符sizeof可以计算出数组的容量(字节数)。
示例7-3-3(a)中,sizeof(a)的值是12(注意别忘了'
\0'
)。
指针p指向a,但是sizeof(p)的值却是4。
这是因为sizeof(p)得到的是一个指针变量的字节数,相当于sizeof(char*),而不是p所指的内存容量。
C++/C语言没有办法知道指针所指的内存容量,除非在申请内存时记住它。
注意当数组作为函数的参数进行传递时,该数组自动退化为同类型的指针。
示例7-3-3(b)中,不论数组a的容量是多少,sizeof(a)始终等于sizeof(char
*)。
hello
cout<
sizeof(a)
12字节
sizeof(p)
4字节
示例7-3-3(a)
计算数组和指针的内存容量
void
Func(char
a[100])
{
4字节而不是100字节
}
3-3(b)
数组退化为指针
4指针参数是如何传递内存的?
如果函数的参数是一个指针,不要指望用该指针去申请动态内存。
示例7-4-1中,Test函数的语句GetMemory(str,
200)并没有使str获得期望的内存,str依旧是NULL,为什么?
GetMemory(char
*p,
num)
*)malloc(sizeof(char)
*
num);
Test(void)
*str
NULL;
GetMemory(str,
100);
str
仍然为
NULL
strcpy(str,
);
运行错误
4-1
试图用指针参数申请动态内存
毛病出在函数GetMemory中。
编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本,指针参数p的副本是
_p,编译器使
_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。
在本例中,_p申请了新的内存,只是把
_p所指的内存地址改变了,但是p丝毫未变。
所以函数GetMemory并不能输出任何东西。
事实上,每执行一次GetMemory就会泄露一块内存,因为没有用free释放内存。
如果非得要用指针参数去申请内存,那么应该改用"
指向指针的指针"
,见示例7-4-2。
3关于内存分配的问题,这是一篇我见过讲的很全面的文章.
void
GetMemory2(char
**p,
Test2(void)
GetMemory2(&
str,
注意参数是
&
str,而不是str
free(str);
示例4-2用指向指针的指针申请动态内存
由于"
这个概念不容易理解,我们可以用函数返回值来传递动态内存。
这种方法更加简单,见示例7-4-3。
*GetMemory3(int
return
p;
Test3(void)
GetMemory3(100);
示例7-4-3
用函数返回值来传递动态内存
用函数返回值来传递动态内存这种方法虽然好用,但是常常有人把return语句用错了。
这里强调不要用return语句返回指向"
的指针,因为该内存在函数结束时自动消亡,见示例7-4-4。
*GetString(void)
p[]
编译器将提出警告
Test4(void)
GetString();
的内容是垃圾
示例7-4-4
return语句返回指向"
的指针
用调试器逐步跟踪Test4,发现执行str
GetString语句后str不再是NULL指针,但是str的内容不是"
而是垃圾。
如果把示例7-4-4改写成示例7-4-5,会怎么样?
*GetString2(void)
helloworld
存促在静态存储区,是只读的!
Test5(void)
GetString2();
示例7-4-5
return语句返回常量字符串
函数Test5运行虽然不会出错,但是函数GetString2的设计概念却是错误的。
因为GetString2内的"
是常量字符串,位于静态存储区,它在程序生命期内恒定不变。
无论什么时候调用GetString2,它返回的始终是同一个"
只读"
的内存块。
7.5
free和delete把指针怎么啦?
别看free和delete的名字恶狠狠的(尤其是delete),它们只是把指针所指的内存给释放掉,但并没有把指针本身干掉。
用调试器跟踪示例7-5,发现指针p被free以后其地址仍然不变(非NULL),只是该地址对应的内存是垃圾,p成了"
如果此时不把p设置为NULL,会让人误以为p是个合法的指针。
如果程序比较长,我们有时记不住p所指的内存是否已经被释放,在继续使用p之前,通常会用语句if
!
NULL)进行防错处理。
很遗憾,此时if语句起不到防错作用,因为即便p不是NULL指针,它也不指向合法的内存块。
*)
malloc(100);
strcpy(p,
free(p);
所指的内存被释放,但是p所指的地址仍然不变
if(p
NULL)
没有起到防错作用
出错
示例7-5
p成为野指针
6
动态内存会被自动释放吗?
函数体内的局部变量在函数结束时自动消亡。
很多人误以为示例7-6是正确的。
理由是p是局部的指针变量,它消亡的时候会让它所指的动态内存一起完蛋。
这是错觉!
Func(void)
动态内存会自动释放吗?
示例7-6
试图让动态内存自动释放
我们发现指针有一些"
似是而非"
的特征:
(1)指针消亡了,并不表示它所指的内存会被自动释放。
(2)内存被释放了,并不表示指针会消亡或者成了NULL指针。
这表明释放内存并不是一件可以草率对待的事。
也许有人不服气,一定要找出可以草率行事的理由:
如果程序终止了运行,一切指针都会消亡,动态内存会被操作系统回收。
既然如此,在程序临终前,就可以不必释放内存、不必将指针设置为NULL了。
终于可以偷懒而不会发生错误了吧?
想得美。
如果别人把那段程序取出来用到其它地方怎么办?
4关于内存分配的问题,这是一篇我见过讲的很全面的文章.
7.7
杜绝"
不是NULL指针,是指向"
垃圾"
内存的指针。
人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。
但是"
是很危险的,if语句对它不起作用。
的成因主要有两种:
(1)指针变量没有被初始化。
任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,它会乱指一气。
所以,指针变量在创建的同时应当被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法的内存。
例如
(2)指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针。
参见7.5节。
(3)指针操作超越了变量的作用范围。
这种情况让人防不胜防,示例程序如下:
class
A
public:
Func(void){
Func
of
A"
};
A
*p;
注意
的生命期
p->
Func();
p是"
函数Test在执行语句p->
Func()时,对象a已经消失,而p是指向a的,所以p就成了"
但奇怪的是我运行这个程序时居然没有出错,这可能与编译器有关。
是啊,奇观啊!
8
有了malloc/free为什么还要new/delete
?
malloc与free是C++/C语言的标准库函数,new/delete是C++的运算符。
它们都可用于申请动态内存和释放内存。
对于非内部数据类型的对象而言,光用maloc/free无法满足动态对象的要求。
对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。
由于malloc/free是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。
因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new,以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。
注意new/delete不是库函数。
我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例7-8。
Obj
public
:
Obj(void){
Initialization"
~Obj(void){
Destroy"
Initialize(void){
Destroy(void){
UseMallocFree(void)
Obj
*a
(obj
*)malloc(sizeof(obj));
申请动态内存
a->
Initialize();
初始化
//...
Destroy();
清除工作
free(a);
释放内存
UseNewDelete(void)
new
Obj;
申请动态内存并且初始化
delete
清除并且释放内存
示例7-8
用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理
类Obj
的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。
函数UseMallocFree中,由于
malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。
函数
UseNewDelete则简单得多。
所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理,应该用new/delete。
由于内部数据类型的"
对象"
没有构造与析构的过程,对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。
既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢?
这是因为C++程序经常要调用C函数,而C程序只能用malloc/free管理动态内存。
如果用free释放"
new创建的动态对象"
,那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。
如果用delete释放"
malloc申请的动态内存"
,理论上讲程序不会出错,但是该程序的可读性很差。
所以new/delete必须配对使用,malloc/free也一样。
7.9
内存耗尽怎么办?
如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc和new将返回NULL指针,宣告内存申请失败。
通常有三种方式处理"
内存耗尽"
问题。
(1)判断指针是否为NULL,如果是则马上用return语句终止本函数。
例如:
A;
if(a
NULL)
return;
(2)判断指针是否为NULL,如果是则马上用exit
(1)终止整个程序的运行。
Memory
Exhausted"
exit
(1);
(3)为new和malloc设置异常处理函数。
例如Visual
C++可以用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数,也可以让malloc享用与new相同的异常处理函数。
详细内容请参考C++使用手册。
上述
(1)
(2)方式使用最普遍。
如果一个函数内有多处需要申请动态内存,那么方式
(1)就显得力不从心(释放内存很麻烦),应该用方式
(2)来处理。
很多人不忍心用exit
(1),问:
不编写出错处理程序,让操作系统自己解决行不行?
不行。
如果发生"
这样的事情,一般说来应用程序已经无药可救。
如果不用exit
(1)
把坏程序杀死,它可能会害死操作系统。
道理如同:
如果不把歹徒击毙,歹徒在老死之前会犯下更多的罪。
有一个很重要的现象要告诉大家。
对于32位以上的应用程序而言,无论怎样使用malloc与new,几乎不可能导致"
我在Windows
98下用Visual
C++编写了测试程序,见示例7-9。
这个程序会无休止地运行下去,根本不会终止。
因为32位操作系统支持"
虚存"
,内存用完了,自动用硬盘空间顶替。
我只听到硬盘嘎吱嘎吱地响,Window
98已经累得对键盘、鼠标毫无反应。
我可以得出这么一个结论:
对于32位以上的应用程序,"
错误处理程序毫无用处。
这下可把Unix和Windows程序员们乐坏了:
反正错误处理程序不起作用,我就不写了,省了很多麻烦。
我不想误导读者,必须强调:
不加错误处理将导致程序的质量很差,千万不可因小失大。
main(void)
float
while(TRUE)
float[1000000];
eat
memory"
if(p==NULL)